JP2004052734A - Internal combustion engine with heat storage device - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、蓄熱タンク内に貯蔵された高温な冷却水を利用して内燃機関の潤滑オイルを暖めるよう構成された内燃機関において、内燃機関のフリクションを効果的に低減させることができる技術を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関は、内燃機関のヘッド側冷却水路及びブロック側冷却水路を循環する冷却水の一部を蓄熱状態で貯蔵する蓄熱タンクと、内燃機関の潤滑オイルと冷却水との間で熱交換を行うオイル用熱交換器と、内燃機関が冷間状態にあるときに蓄熱タンク内の冷却水をオイル用熱交換器とブロック側冷却水路とへ同時に供給する供給手段とを備え、内燃機関が冷間状態にある場合に、蓄熱タンク内の高温な冷却水を利用して内燃機関の潤滑オイルとシリンダブロックとを同時に暖めることを特徴としている。
【選択図】 図8The present invention can effectively reduce friction of an internal combustion engine in an internal combustion engine configured to use a high-temperature cooling water stored in a heat storage tank to warm lubricating oil of the internal combustion engine. The task is to provide technology.
An internal combustion engine provided with a heat storage device according to the present invention includes a heat storage tank that stores a part of cooling water circulating in a head side cooling water passage and a block side cooling water passage of the internal combustion engine in a heat storage state, An oil heat exchanger that exchanges heat between the lubricating oil and the cooling water, and simultaneously the cooling water in the heat storage tank to the oil heat exchanger and the block-side cooling water passage when the internal combustion engine is cold. And a supply unit for supplying lubricating oil and the cylinder block of the internal combustion engine simultaneously using the high-temperature cooling water in the heat storage tank when the internal combustion engine is in a cold state.
[Selection] Fig. 8
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに搭載される内燃機関に関し、特に蓄熱装置を備えた内燃機関に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、内燃機関の温度が低い状態(冷間状態)にあるときに、内燃機関を速やかに昇温させることにより、始動性の向上、未燃燃料成分の排出量低減(排気エミッションの向上)、燃料消費率の向上などを目的として、蓄熱装置を備えた内燃機関の開発が進められている。
【0003】
このような内燃機関としては、例えば、特開平10−77834号公報に記載されたような車両用内燃機関の冷却系装置が知られている。このような車両用内燃機関の冷却系装置は、水冷式内燃機関を循環する冷却水を蓄熱状態で貯蔵する蓄熱タンクと、内燃機関の吸気と冷却水の間で熱交換を行う吸気熱交換器と、内燃機関の潤滑オイルと冷却水の間で熱交換を行うオイル熱交換器と、を備え、内燃機関が暖機運転状態にあるときに、蓄熱タンク内の高温な冷却水を前記吸気熱交換器およびまたは前記オイル熱交換器へ流通させることにより、吸入空気量空気温度およびまたは潤滑オイル温度を高めるよう構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した特開平10−77834号公報では、吸気熱交換器及びオイル熱交換器を流通した後の冷却水が内燃機関へ流入する点については開示されているものの、内燃機関へ流入した冷却水が内燃機関を如何様にして暖めるかについては開示されていない。
【0005】
このため、オイル熱交換器にて暖められた潤滑オイルが内燃機関へ流入する際に、内燃機関自体が十分に暖められていない虞がある。特に、内燃機関のシリンダブロックは比較的熱容量が大きいため、潤滑オイルが内燃機関へ流入した際にシリンダブロックが十分に暖められていなければ、潤滑オイルの熱がシリンダブロックにより奪われてしまい、潤滑オイルの温度が低下することとなる。
【0006】
潤滑オイルは温度が低くなるほど粘性が高くなるため、内燃機関において潤滑オイルの温度が低下すると、内燃機関のフリクションを低下させることが困難となる。
【0007】
本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、蓄熱タンク内に貯蔵された高温な冷却水を利用して内燃機関の潤滑オイルを暖めるよう構成された内燃機関において、内燃機関のフリクションを効果的に低減させることができる技術を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関は、
シリンダヘッド及びシリンダブロックを具備した内燃機関と、
前記シリンダヘッドに形成されたヘッド側冷却水路と、
前記シリンダブロックに形成されたブロック側冷却水路と、
前記ヘッド側冷却水路及び前記ブロック側冷却水路を循環する冷却水の一部を蓄熱状態で貯蔵する蓄熱タンクと、
前記内燃機関を循環する潤滑オイルと冷却水との間で熱交換を行うオイル用熱交換器と、
前記内燃機関が冷間状態にあるときに、前記蓄熱タンク内の冷却水を前記オイル用熱交換器と前記ブロック側冷却水路とへ同時に供給する供給手段と、
を備えるようにした。
【0009】
この発明は、内燃機関を循環する冷却水の一部を蓄熱状態で貯蔵する蓄熱タンクを備えた内燃機関において、内燃機関が冷間状態にあるときに、前記蓄熱タンク内の高温な冷却水を利用して内燃機関の潤滑オイルとシリンダブロックとを同時に暖めることを最大の特徴としている。
【0010】
かかる蓄熱装置を備えた内燃機関では、内燃機関が冷間状態にあるときに、供給手段が蓄熱タンク内の高温な冷却水をオイル用熱交換器とブロック側冷却水路とへ供給する。
【0011】
蓄熱タンクに貯蔵されていた高温な冷却水がオイル用熱交換器へ供給されると、オイル用熱交換器において冷却水の熱が潤滑オイルへ伝達され、潤滑オイルの温度が上昇する。
【0012】
一方、蓄熱タンクに貯蔵されていた高温な冷却水がブロック側冷却水路へ供給されると、冷却水の熱がブロック側冷却水路の壁面を通じてシリンダブロックへ伝達され、シリンダブロックの温度が上昇する。
【0013】
このように潤滑オイルの温度及びシリンダブロックの温度が共に上昇すると、オイル用熱交換器にて暖められた潤滑オイルが内燃機関へ流入した際に、潤滑オイルの熱がシリンダブロックにより奪われ難くなる。
【0014】
この結果、内燃機関における潤滑オイルの温度低下が抑制され、以て潤滑オイルの温度低下に起因した内燃機関のフリクション増加が抑制される。
【0015】
本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関において、オイル用熱交換器は、内燃機関のオイルパンに貯蔵された潤滑オイルと冷却水との間で熱交換を行うよう構成されるようにしてもよい。
【0016】
こうような熱交換器としては、(1)オイルパンの外壁の一部又は全部を包囲するよう構成された冷却水通路、或いは(2)オイルパン内の潤滑オイルと接触するよう形成された冷却水通路などを例示することができる。
【0017】
尚、オイルパンが主オイルパンと主オイルパンより貯蔵容量が少ない副オイルパンとに分割されている場合には、熱交換器は、副オイルパンに貯蔵されている潤滑オイルと冷却水との間で熱交換を行うよう構成されるようにしてもよい。この場合、蓄熱タンク内の冷却水が暖めるべき潤滑オイルの絶対量が少なくなるため、潤滑オイルの温度を高め易くなる。
【0018】
本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関において、オイル用熱交換器は、内燃機関の潤滑オイルを冷却水により冷却する水冷式オイルクーラであってもよい。
【0019】
本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関において、オイル用熱交換器は、内燃機関のオイルパンに貯蔵された潤滑オイルと冷却水との間で熱交換を行うよう構成された熱交換器と、潤滑オイルの循環経路に設けられた水冷式オイルクーラとを備えるようにしてもよい。
【0020】
この場合、供給手段は、内燃機関が冷間状態にあるときに、蓄熱タンク内の冷却水をオイル用熱交換器と水冷式オイルクーラとへ供給することが好ましい。これは、オイル用熱交換器において暖められた潤滑オイルが水冷式オイルクーラにおいて不要に冷却されないようにするためである。
【0021】
また、本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関は、内燃機関が冷間状態にあるときに、前記内燃機関を循環する潤滑オイルの量を減少させるオイル量減少手段を更に備えるようにしてもよい。
【0022】
この場合、内燃機関を循環する潤滑オイルの量が減少するため、蓄熱タンク内の冷却水が暖めるべき潤滑オイルの絶対量が減少することになり、その結果、潤滑オイルの温度を高め易くなる。
【0023】
尚、内燃機関が冷間状態にあるときに該内燃機関を循環する潤滑オイルの量を減少させる方法としては、内燃機関のオイルパンを複数のオイルパンに分割し、内燃機関が冷間状態にあるときには複数のオイルパンのうちの一のオイルパンに貯蔵されている潤滑オイルのみを内燃機関に循環させる方法を例示することができる。
【0024】
その際、オイル用熱交換器は、前記した一のオイルパンに貯蔵されている潤滑オイルのみと冷却水との間で熱交換を行えるよう構成するようにしてもよい。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。
【0026】
<実施の形態1>
先ず、本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の第1の実施の形態について図1〜図8に基づいて説明する。
【0027】
図1は、本発明を適用する内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、複数の気筒を有する水冷式の内燃機関であり、シリンダヘッド1aとシリンダブロック1bとオイルパン1cとを備えている。
【0028】
前記シリンダヘッド1aと前記シリンダブロック1bとには、冷却水が流通するためのヘッド側冷却水路2aとブロック側冷却水路2bとが各々形成されている。
【0029】
前記ヘッド側冷却水路2aは、第1冷却水路4と接続されている。第1冷却水路4は、ラジエター5の冷却水流入口に接続されている。
【0030】
前記ラジエター5は、冷却水と外気との間で熱交換を行う熱交換器であり、冷却水流入口から流入した冷却水が外気との間で熱交換された後に冷却水流出口から流出するよう構成されている。
【0031】
ラジエター5の冷却水流出口には、第2冷却水路6が接続されている。第2冷却水路6は、サーモスタットバルブ7に接続されている。
【0032】
前記サーモスタットバルブ7には、上記した第2冷却水路6に加え、第3冷却水路8とバイパス水路9が接続されている。このサーモスタットバルブ7は、該サーモスタットバルブ7を流通する冷却水の温度が所定の開弁温度:T1未満であるときは第2冷却水路6を遮断し且つ第3冷却水路8とバイパス水路9を導通させ、該サーモスタットバルブ7を流通する冷却水の温度が前記開弁温度:T1以上であるときはバイパス水路9を遮断し且つ第2冷却水路6と第3冷却水路8を導通させるよう構成されている。
【0033】
前記第3冷却水路8は、機械式ウォーターポンプ10の冷却水吸込口に接続されている。機械式ウォーターポンプ10は、内燃機関1の図示しない出力軸(クランクシャフト)の回転トルクを駆動源として冷却水の流れを発生させるよう構成され、前記冷却水吸込口から吸い込んだ冷却水を冷却水吐出口から吐出する。機械式ウォーターポンプ10の冷却水吐出口には第4冷却水路11が接続され、第4冷却水路11は前記したブロック側冷却水路2bに接続されている。
【0034】
前記したバイパス水路9は、内燃機関1のヘッド側冷却水路2aに接続されており、第1冷却水路4、ラジエター5、及び第2冷却水路6を迂回して冷却水を流通させる通路である。
【0035】
また、前記した第1冷却水路4の途中には、第1ヒータホース12aが接続されている。第1ヒータホース12aは、ヒータコア13の冷却水流入口に接続されている。
【0036】
前記ヒータコア13は、冷却水と車室内暖房用空気との間で熱交換を行う熱交換器であり、前記冷却水流入口から冷却水が車室内暖房用空気との間で熱交換された後に冷却水流出口から流出するよう構成されている。
【0037】
前記ヒータコア13の冷却水流出口には、第2ヒータホース12bが接続されている。第2ヒータホース12bは、前記第3冷却水路8の途中の部位に接続されている。
【0038】
また、前記した第3冷却水路8の途中の部位には、タンク流入通路15が接続されている。タンク流入通路15は、蓄熱タンク16の冷却水入口に接続されている。
【0039】
前記蓄熱タンク16は、冷却水を蓄熱状態で貯蔵する容器であり、前記冷却水入口から冷却水が流入した場合にそれと入れ代わりに該蓄熱タンク16内に貯蔵されていた冷却水を冷却水出口から排出するよう構成されている。
【0040】
前記蓄熱タンク16の冷却水出口には、タンク流出通路17が接続されている。タンク流出通路17は、第4冷却水路11の途中の部位に接続されている。
【0041】
前記タンク流入通路15の途中には、電動ウォーターポンプ18が配置されている。電動ウォーターポンプ18は、図示しないバッテリやオルタネータから出力される電力を駆動源として冷却水の流れを発生するよう構成されている。
【0042】
前記タンク流出通路17の途中には、該タンク流出通路17を開閉するタンク通路開閉弁19が設けられている。
【0043】
尚、電動ウォーターポンプ18は、必ずしもタンク流入通路15に配置される必要はなく、タンク流出通路17に配置されていてもよい。タンク通路開閉弁19についても、必ずしもタンク流出通路17に配置される必要はなくタンク流入通路15に配置されていてもよい。更に、電動ウォーターポンプ18及びタンク通路開閉弁19の双方がタンク流入通路15又はタンク流出通路17の一方に配置されるようにしてもよい。
【0044】
次に、第4冷却水路11におけるタンク流出通路17の接続部位より下流の部位には、第1のオイル加熱水路20が接続されている。第1のオイル加熱水路20は、オイル用熱交換器21の冷却水流入口に接続されている。
【0045】
オイル用熱交換器21は、内燃機関1の潤滑オイルと冷却水との間で熱交換を行う熱交換器であり、前記冷却水流入口から流入した冷却水が潤滑オイルとの間で熱交換された後に冷却水流出口から流出するよう構成されている。
【0046】
前記オイル用熱交換器21の冷却流出口には、第2のオイル加熱水路22が接続されている。第2のオイル加熱水路22は、バイパス水路9の途中の部位に接続されている。
【0047】
第2のオイル加熱水路22の途中には、該第2のオイル加熱水路22を開閉するオイル加熱水路開閉弁23が配置されている。尚、オイル加熱水路開閉弁23は、必ずしも第2のオイル加熱水路22に配置される必要はなく、第1のオイル加熱水路20に配置されるようにしてもよい。
【0048】
前記第4冷却水路11においてブロック側冷却水路2bとの接続部位の近傍には、該第4冷却水路11を流れる冷却水の温度、言い換えれば、ブロック側冷却水路2bへ流入する冷却水の温度に対応した電気信号を出力する機関側水温センサ24が設けられている。
【0049】
このように構成された内燃機関1の冷却水循環系には、該冷却水循環系における冷却水の流れを制御するための電子制御ユニット(ECU: Electronic Control Unit)25が設けられている。
【0050】
ECU25は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAMなどから構成される算術論理演算回路である。このECU25は、内燃機関1の運転状態を制御するためのECUとは独立して設けられるようにしてもよく、或いは内燃機関1の運転状態を制御するためのECUと兼用されるようにしてもよい。
【0051】
ECU25は、前記した機関側水温センサ24等の各種センサが接続されるとともに、車室内に設けられたヒータスイッチ26等の各種スイッチが電気的に接続され、これら各種センサ及び各種スイッチの出力信号がECU25へ入力されるようになっている。
【0052】
更に、ECU25には、前記したヒータホース開閉弁14と電動ウォーターポンプ18とタンク通路開閉弁19とオイル加熱水路開閉弁23とが電気的に接続され、ECU25が前記した各種センサや各種スイッチの出力信号に従ってヒータホース開閉弁14、電動ウォーターポンプ18、タンク通路開閉弁19、及びオイル加熱水路開閉弁23を制御することが可能となっている。
【0053】
例えば、内燃機関1が運転状態にあるときは、機械式ウォーターポンプ10がクランクシャフトの回転トルクを受けて作動する。これに対し、ECU25は、第1ヒータホース12aを遮断すべくヒータホース開閉弁14を閉弁させ、電動ウォーターポンプ18を停止させ、タンク流出通路17を遮断すべくタンク通路開閉弁19を閉弁させ、更に第2のオイル加熱水路22を遮断すべくオイル加熱水路開閉弁23を閉弁させる。
【0054】
この場合、電動ウォーターポンプ18が作動せずに機械式ウォーターポンプ10のみが作動することになり、その際の冷却水の温度がサーモスタットバルブ7の開弁温度:T1未満であれば該サーモスタットバルブ7が第2冷却水路6を遮断して第3冷却水路8とバイパス水路9とを導通させることになる。
【0055】
従って、内燃機関1が運転状態にあり、且つ冷却水の温度がサーモスタットバルブ7の開弁温度:T1未満であるときは、図2に示すように、機械式ウォーターポンプ10→第4冷却水路11→ブロック側冷却水路2b→ヘッド側冷却水路2a→バイパス水路9→サーモスタットバルブ7→第3冷却水路8→機械式ウォーターポンプ10の順に冷却水が流れる循環回路が成立する。
【0056】
図2に示すような循環回路が成立した場合は、内燃機関1から流出した比較的低温の冷却水がラジエター5を迂回して流れることになるため、冷却水がラジエター5によって不要に冷却されないことになる。この結果、内燃機関1の暖機が妨げられないことになる。
【0057】
その後、内燃機関1の暖機が進行して冷却水の温度がサーモスタットバルブ7の開弁温度:T1以上になると、サーモスタットバルブ7が第2冷却水路6を開放すると同時にバイパス水路9を遮断するため、第2冷却水路6と第3冷却水路8とが導通する。
【0058】
この場合、図3に示すように、機械式ウォーターポンプ10→第4冷却水路11→ブロック側冷却水路2b→ヘッド側冷却水路2a→第1冷却水路4→ラジエター5→第2冷却水路6→サーモスタットバルブ7→第3冷却水路8→機械式ウォーターポンプ10の順に冷却水が流れる循環回路が成立する。
【0059】
図3に示すような循環回路が成立した場合は、内燃機関1の熱を吸収した高温な冷却水がラジエター5を流通するため、冷却水の熱がラジエター5において大気中へ放出され、冷却水の熱吸収能力が再生されるとともに冷却水の温度が低下する。この結果、ラジエター5を通過した後の比較的低温の冷却水が内燃機関1のヘッド側冷却水路2a及びブロック側冷却水路2bへ流入することになり、内燃機関1の熱が冷却水へ伝達され易くなり、以て内燃機関1の過熱が防止される。
【0060】
また、内燃機関1が運転状態にあり且つ冷却水の温度がサーモスタットバルブ7の開弁温度:T1以上であるときに、ヒータスイッチ26がオフからオンへ切り換えられると、ECU25は、第1ヒータホース12aを導通させるべくヒータホース開閉弁14を開弁させ、電動ウォーターポンプ18を停止させ、タンク流出通路17を遮断すべくタンク通路開閉弁19を閉弁させ、第2のオイル加熱水路22を遮断すべくオイル加熱水路開閉弁23を閉弁させる。
【0061】
この場合、図4に示すように、前述した図3の説明で述べた循環回路と同一の循環回路が成立すると同時に、機械式ウォーターポンプ10→第4冷却水路11→ブロック側冷却水路2b→ヘッド側冷却水路2a→第1冷却水路4→第1ヒータホース12a→ヒータコア13→第2ヒータホース12b→第3冷却水路8→機械式ウォーターポンプ10の順に冷却水が流れる循環回路が成立する。
【0062】
図4に示すような循環回路が成立した場合には、内燃機関1の熱を吸収した高温な冷却水が第1冷却水路4→第1ヒータホース12aを経てヒータコア13へ流入することになるため、ヒータコア13において冷却水の熱が車室内暖房用空気へ伝達される。この結果、室内暖房用空気の温度が高められ、以て車室内の温度を高めることが可能となる。
【0063】
次に、ECU25は、内燃機関1が冷間始動後の暖機運転状態にある時に、蓄熱タンク16内の高温な冷却水(以下、蓄熱温水と称する)を利用して内燃機関1の暖機を促進させる暖機促進処理を実行する。
【0064】
ここで、内燃機関1が冷間始動後の暖機運転状態にある時は、内燃機関1自体の温度が低くなると同時に、内燃機関1を循環する潤滑オイルの温度も低くなる。
【0065】
潤滑オイルは、図5に示すように、潤滑オイルの温度が低くなるほど粘性が高くなり、且つ、潤滑オイルの温度が高くなるほど粘性が低くなる特性を有している。このため、内燃機関1が冷間始動後の暖機運転状態にあるときは潤滑オイルの粘性が高くなる。
【0066】
潤滑オイルの粘性が高い場合は、ピストンとシリンダ壁面との間、コネクティングロッドにおけるピストンピンの軸受け部、コネクティングロッドにおけるクランクピンの軸受け部、シリンダブロック1bにおけるクランクジャーナルの軸受け部、及び、動弁機構等の種々の摺動部においてフリクションが増加するため、内燃機関1の燃料消費量が増加し易い。
【0067】
これに対し、内燃機関1が冷間始動後の暖機運転状態にある場合に、蓄熱タンク16内の高温な冷却水(以下、蓄熱温水と称する)をオイル用熱交換器21へ供給することにより、潤滑オイルを適温まで昇温させる方法が考えられる。
【0068】
しかしながら、内燃機関1のオイル循環経路は、図6に示すように、オイルパン1c→オイルストレーナ200→オイルポンプ201→オイル用熱交換器21→オイルフィルタ202→シリンダブロック・オイル通路203の順に潤滑オイルが流れ、次いでシリンダブロック・オイル通路203内の潤滑オイルがクランクジャーナル204、クランクピン205、コネクティングロッド206、ピストン207、シリンダヘッド・オイル通路208、カムシャフトジャーナ209、或いは動弁系210等の各摺動部へ分配されるよう構成される。
【0069】
すなわち、内燃機関1のオイル循環経路は、オイル用熱交換器21において暖められた潤滑オイルがシリンダブロック・オイル通路203を経由した後にクランクジャーナル204、クランクピン205、コネクティングロッド206、ピストン207、シリンダヘッド・オイル通路208、カムシャフトジャーナ209、或いは動弁系210等の各摺動部へ分配されるよう構成される。
【0070】
このため、オイル用熱交換器21において暖められた潤滑オイルがシリンダブロック・オイル通路203へ流入する時点でシリンダブロック1bが冷間状態にあると、潤滑オイルの熱がシリンダブロック1bにより奪われてしまい、適温な潤滑オイルを上記した各摺動部へ供給することが困難となる。
【0071】
特に、シリンダブロック1bは内燃機関1を構成する部材の中でも熱容量が大きいため、オイル用熱交換器21において暖められた潤滑オイルが低温なシリンダブロック・オイル通路203へ流入すると、潤滑オイルが持つ熱の殆どがシリンダブロック1bへ伝達され、上記した各摺動部へ供給される潤滑オイルの温度は過剰に低くなる可能性がある。
【0072】
そこで、本実施の形態に係る暖機促進処理では、ECU25は、蓄熱タンク16内の蓄熱温水を利用して潤滑オイルを暖めると同時にシリンダブロック1bをも暖めるようにした。
【0073】
具体的には、ECU25は、内燃機関1が冷間始動後の暖機運転状態にあるときに、電動ウォーターポンプ18を作動させ、タンク流出通路17を導通させるべくタンク通路開閉弁19を開弁させ、更に第2のオイル加熱水路22を導通させるべくオイル加熱水路開閉弁23を開弁させる。
【0074】
この場合、図7に示すように、前述した図2の説明で述べたような循環回路が成立すると同時に、電動ウォーターポンプ18→タンク流入通路15→蓄熱タンク16→タンク流出通路17→第4冷却水路11→ブロック側冷却水路2b→ヘッド側冷却水路2a→バイパス水路9→サーモスタットバルブ7→第3冷却水路8→タンク流入通路15→電動ウォーターポンプ18の順に冷却水が流れる第1の循環回路と、電動ウォーターポンプ18→タンク流入通路15→蓄熱タンク16→タンク流出通路17→第4冷却水路11→第1のオイル加熱水路20→オイル用熱交換器21→第2のオイル加熱水路22→バイパス水路9→サーモスタットバルブ7→第3冷却水路8→タンク流入通路15→電動ウォーターポンプ18の順に冷却水が流れる第2の循環回路とが成立する。
【0075】
上記した第1の循環回路が成立した場合は、電動ウォーターポンプ18から吐出された冷却水がタンク流入通路15を介して蓄熱タンク16へ流入し、それと入れ代わりに蓄熱タンク16に元々貯蔵されていた高温な冷却水(以下、蓄熱温水と称する)がタンク流出通路17へ排出される。
【0076】
蓄熱タンク16からタンク流出通路17へ排出された蓄熱温水は、タンク流出通路17→第4冷却水路11を経て内燃機関1のブロック側冷却水路2bへ流入することになる。
【0077】
蓄熱温水がブロック側冷却水路2bへ流入すると、蓄熱温水の熱がブロック側冷却水路2bの壁面を介してシリンダブロック1bへ伝達され、以てシリンダブロック1bが速やかに昇温することになる。
【0078】
一方、上記した第2の循環回路が成立した場合は、電動ウォーターポンプ18から吐出された冷却水がタンク流入通路15を介して蓄熱タンク16へ流入し、それと入れ代わりに蓄熱タンク16に元々貯蔵されていた蓄熱温水がタンク流出通路17へ排出される。
【0079】
蓄熱タンク16からタンク流出通路17へ排出された蓄熱温水は、タンク流出通路17→第4冷却水路11→第1のオイル加熱水路20を経てオイル用熱交換器21へ流入することになる。
【0080】
蓄熱温水がオイル用熱交換器21へ流入すると、オイル用熱交換器21において蓄熱温水の熱が潤滑オイルへ伝達されるため、潤滑オイルの温度が速やかに昇温することになる。
【0081】
このようにシリンダブロック1bと潤滑オイルとが同時に暖められると、オイル用熱交換器21において暖められた潤滑オイルがシリンダブロック・オイル通路203へ流入する時点でシリンダブロック1bが昇温した状態となるため、潤滑オイルからシリンダブロック1bへ伝達される熱量が抑制される。
【0082】
この結果、シリンダブロック・オイル通路203を通過した後の潤滑オイル、言い換えれば、シリンダブロック・オイル通路203から各摺動部へ分配される潤滑オイルは、温度が高く且つ粘性が低い状態となる。
【0083】
以下、本実施の形態における暖機促進処理について図8に沿って具体的に説明する。
【0084】
図8は、本実施の形態における暖機促進制御ルーチンを示すフローチャート図である。暖機促進制御ルーチンは、ECU25のROMに予め記憶されているルーチンであり、内燃機関1が運転状態にあるときにECU25が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。
【0085】
暖機促進制御ルーチンでは、ECU25は、先ずS801において、RAMに予め設定されている暖機促進処理フラグ記憶領域に“1”が記憶されていないか否か判別する。前記暖機促進処理フラグ記憶領域は、暖機促進処理の実行が終了した時に“1”がセットされ、内燃機関1の運転停止時或いは始動時に“0”がリセットされる記憶領域である。
【0086】
前記S801において暖機促進処理フラグ記憶領域に“1”が記憶されていると判定された場合は、ECU25は、暖機促進処理が既に実行済みであるとみなして本ルーチンの実行を終了する。
【0087】
一方、前記S801において暖機促進処理フラグ記憶領域に“1”が記憶されていないと判定された場合、すなわち、前記暖機促進処理フラグ記憶領域に“0”が記憶されている場合には、ECU25は、S802へ進み、機関側水温センサ24の出力信号値(機関側水温):THWeを入力する。
【0088】
S803では、ECU25は、前記S802で入力された機関側水温:THWeが所定温度未満であるか否かを判別する。前記した所定温度は、内燃機関1が暖機完了状態にあるときの機関側水温に相当する温度である。
【0089】
前記S803において機関側水温:THWeが所定温度以上であると判定された場合には、ECU25は、内燃機関1が暖機完了状態にあるため、暖機促進処理を実行する必要がないとみなし、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【0090】
前記S803において機関側水温:THWeが所定温度未満であると判定された場合には、ECU25は、S804〜S806において暖機促進処理を実行する。
【0091】
具体的には、ECU25は、先ずS804においてタンク流出通路17を導通させるべくタンク通路開閉弁19を開弁させる。
【0092】
S805では、ECU25は、第2のオイル加熱水路22(及び第1のオイル加熱水路20)を導通させるべくオイル加熱水路開閉弁23を開弁させる。
【0093】
S806では、ECU25は、電動ウォーターポンプ18を作動させる。
【0094】
この場合、前述した図7の説明で述べたような第1の循環回路と第2の循環回路が同時に成立し、蓄熱タンク16に貯蔵されていた蓄熱温水がブロック側冷却水路2b及びオイル用熱交換器21へ供給されることになる。
【0095】
蓄熱温水がブロック側冷却水路2b及びオイル用熱交換器21へ供給されると、オイル用熱交換器21において蓄熱温水の熱が潤滑オイルへ伝達されると同時に、ブロック側冷却水路2bにおいて蓄熱温水の熱がシリンダブロック1bへ伝達されることになる。すなわち、蓄熱タンク16に貯蔵されていた蓄熱温水により、潤滑オイルとシリンダブロック1bとが同時に暖められることになる。
【0096】
この結果、オイル用熱交換器21において暖められた潤滑オイルがシリンダブロック・オイル通路203へ流入する際に、シリンダブロック1bが昇温した状態となるため、シリンダブロック・オイル通路203において潤滑オイルからシリンダブロック1bへ伝達される熱量が抑制され、以てシリンダブロック・オイル通路203から各摺動部へ分配される潤滑オイルを適温に保つことが可能となる。
【0097】
ここで図8の暖機促進制御ルーチンに戻り、ECU25は、S807においてカウンタ:Cを起動させる。カウンタ:Cは、暖機促進処理の実行開始時点からの経過時間を計測するカウンタである。
【0098】
S808では、ECU25は、前記カウンタ:Cの計測時間:Cが所定時間以上となったか否かを判別する。前記所定時間は、例えば、蓄熱タンク16内に貯蔵されている蓄熱温水の全てがブロック側冷却水路2b及びオイル用熱交換器21へ供給されるまでに要する時間である。
【0099】
前記S808においてカウンタ:Cの計測時間:Cが前記所定時間未満であると判定された場合は、ECU25は、カウンタ:Cの計測時間:Cが所定時間以上となるまで当該S808の処理を繰り返し実行する。
【0100】
前記S808においてカウンタ:Cの計測時間:Cが前記所定時間以上であると判定された場合は、ECU25は、暖機促進処理の実行を終了させるべくS809〜S811の処理を実行する。
【0101】
S809では、ECU25は、電動ウォーターポンプ18の作動を停止させる。
【0102】
S810では、ECU25は、第2のオイル加熱水路22を遮断すべくオイル加熱水路開閉弁23を閉弁させる。
【0103】
S811では、ECU25は、タンク流出通路17を遮断させるべくタンク通路開閉弁19を閉弁させる。
【0104】
前記したS809〜S811の処理が実行されると、前述した図2の説明で述べたような循環回路が成立して暖機促進処理の実行が終了される。但し、前記したS809〜S811の処理が実行された時点で冷却水の温度がサーモスタットバルブ7の開弁温度:T1以上まで上昇していれば、前述した図3の説明で述べたような循環回路が成立して暖機促進処理が終了されることになる。
【0105】
S812では、ECU25は、カウンタ:Cの計測時間をリセットする。
【0106】
S813では、ECU25は、RAMの暖機促進処理フラグ記憶領域に“1”をセットし、本ルーチンの実行を終了する。
【0107】
以上述べたようにECU25が暖機促進制御ルーチンを実行することにより、内燃機関1が冷間状態にあるときに蓄熱温水がシリンダブロック1bと潤滑オイルとを同時に暖めるため、暖められた潤滑オイルがシリンダブロック・オイル通路203へ流入した際に潤滑オイルからシリンダブロック1bへ伝達される熱量を抑制することが可能となる。
【0108】
この場合、シリンダブロック・オイル通路203から各摺動部へ分配される潤滑オイルは温度が高く且つ粘性が低い状態となるため、各摺動部におけるフリクションが低減され、その結果、内燃機関1の燃料消費率を向上させることが可能となる。
【0109】
尚、本実施の形態では、蓄熱温水の熱を潤滑オイルへ伝達するための専用のオイル用熱交換器21を設ける構成を例に挙げて説明したが、内燃機関1が予め水冷式オイルクーラを備えている場合には、オイル用熱交換器21を設けずに水冷式オイルクーラを利用して蓄熱温水の熱を潤滑オイルへ伝達させるようにしてもよい。この場合、専用のオイル用熱交換器を新たに設ける必要がないため、製造コストを抑制することが可能となる。
【0110】
<実施の形態2>
次に、本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の第2の実施の形態について図9に基づいて説明する。ここでは、前述した第1の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【0111】
前述した第1の実施の形態と本実施の形態との差異は、前述した第1の実施の形態では内燃機関1の暖機運転時に潤滑オイルの全量を循環させるのに対し、本実施の形態では内燃機関1の暖機運転時に潤滑オイルの一部のみを循環させる点にある。
【0112】
図9は、本実施の形態におけるオイルパン1cの構成を示す図である。本実施の形態におけるオイルパン1cは、シリンダブロック1bの底面を覆うオイルパンカバー100を備え、該オイルパンカバー100内に潤滑オイルが貯留されるように構成されている。
【0113】
オイルパンカバー100内の空間は、隔壁101によって第1のオイル貯留室102と第2のオイル貯留室103とに分割されている。
【0114】
前記隔壁101においてオイルパンカバー100の底面の近傍には、サーモスタットバルブ104が設けられている。サーモスタットバルブ104は、第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルの温度が所定温度未満であるときは閉弁し、第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルの温度が前記所定温度以上であるときに開弁するよう構成されている。前記した所定温度は、内燃機関1が暖機完了状態にあるときの潤滑オイルの温度に相当する温度である。
【0115】
前記第1のオイル貯留室102には、その基端が図示しないオイルポンプ201に接続されたオイル導通路200aの先端が突出しており、該オイル導通路200aの先端にはオイルストレーナ200が固定されている。
【0116】
このように構成されたオイルパン1cでは、内燃機関1が冷間状態にあるときのように第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルの温度が所定温度より低いときは、サーモスタットバルブ104が閉弁するため、第1のオイル貯留室102と第2のオイル貯留室103との間で潤滑オイルの往来が遮断される。
【0117】
この場合、第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルのみがオイルストレーナ200によって吸い上げられて内燃機関1を循環することになる。つまり、潤滑オイルの温度が所定温度より低い状況下では、オイルパン1c内に貯留されている潤滑オイルのうち第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルのみが内燃機関1を循環することになる。
【0118】
一方、第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルの温度が前記した所定温度以上まで上昇した場合には、サーモスタットバルブ104が開弁するため、第1のオイル貯留室102と第2のオイル貯留室103との間で潤滑オイルの往来が許容される。
【0119】
この場合、第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルに加えて第2のオイル貯留室103内の潤滑オイルも内燃機関1を循環可能となる。つまり、潤滑オイルの温度が所定温度以上まで上昇した状況下では、オイルパン1c内に貯留されている全ての潤滑オイルが内燃機関1を循環することになる。
【0120】
従って、上記したオイルパン1cによれば、内燃機関1が冷間始動後の暖機運転状態にある場合のように潤滑オイルの温度が低くなる場合に、内燃機関1を循環する潤滑オイルの量が減少することになる。
【0121】
内燃機関1が冷間始動後の暖機運転状態にあるときに内燃機関1を循環する潤滑オイルの量が減少すると、暖機促進処理において蓄熱温水が加熱すべき潤滑オイルの量が減少するため、蓄熱温水から単位量当たりの潤滑オイルへ伝達される熱量が増加し、潤滑オイルの温度を高めることが容易となる。
【0122】
この結果、内燃機関1の各摺動部へ供給される潤滑オイルの温度が一層高くなるため、内燃機関1のフリクションが低減され易くなり、以て内燃機関1の燃料消費率を向上させることも容易となる。
【0123】
<実施の形態3>
次に、本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の第3の実施の形態について図10〜図15に基づいて説明する。ここでは前述した第1の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【0124】
前述した第1の実施の形態と本実施の形態との差異は、前述した第1の実施の形態では内燃機関1に形成されたオイル循環経路の途中にオイル用熱交換器21を配置して潤滑オイルを暖めるのに対し、本実施の形態ではオイルパン1cに貯留された潤滑オイルを暖める点にある。
【0125】
図10は、本実施の形態における内燃機関1の冷却水循環系の概略構成を示す図である。本実施の形態における内燃機関1の冷却水循環系では、蓄熱タンク16の冷却水出口には、第1のタンク流出通路17aが接続されている。第1のタンク流出通路17aは、流路切換弁27に接続されている。
【0126】
流路切換弁27には、前記した第1のタンク流出通路17aに加え、第2のタンク流出通路17bとオイル加熱水路28とが接続されている。流路切換弁27は、前記した第1のタンク流出通路17aと第2のタンク流出通路17bとオイル加熱水路28の何れか一を遮断し、或いは前記した第1のタンク流出通路17aと第2のタンク流出通路17bとオイル加熱水路28の全てを解放するよう構成されている。
【0127】
前記第2のタンク流出通路17bは第4冷却水路11の途中の部位に接続されており、前記オイル加熱水路28はオイルパン1cを貫通してブロック側冷却水路2bの途中の部位に接続されている。
【0128】
このように構成された内燃機関1の冷却水循環系では、ECU25は、内燃機関1が運転状態にあるときは、第1ヒータホース12aを遮断すべくヒータホース開閉弁14を閉弁させ、電動ウォーターポンプ18を停止させ、更に第1のタンク流出通路17aを遮断すべく流路切換弁27を制御する。
【0129】
この場合、電動ウォーターポンプ18が作動せずに機械式ウォーターポンプ10のみが作動することになり、その際の冷却水の温度がサーモスタットバルブ7の開弁温度:T1未満であれば該サーモスタットバルブ7が第2冷却水路6を遮断して第3冷却水路8とバイパス水路9とを導通させることになる。
【0130】
従って、内燃機関1が運転状態にあり、且つ冷却水の温度がサーモスタットバルブ7の開弁温度:T1未満であるときは、図11に示すように、機械式ウォーターポンプ10→第4冷却水路11→ブロック側冷却水路2b→ヘッド側冷却水路2a→バイパス水路9→サーモスタットバルブ7→第3冷却水路8→機械式ウォーターポンプ10の順に冷却水が流れる循環回路が成立する。
【0131】
図11に示すような循環回路が成立した場合は、内燃機関1から流出した比較的低温の冷却水がラジエター5を迂回して流れることになるため、冷却水がラジエター5によって不要に冷却されないことになる。この結果、内燃機関1の暖機が妨げられないことになる。
【0132】
その後、内燃機関1の暖機が進行して冷却水の温度がサーモスタットバルブ7の開弁温度:T1以上になると、サーモスタットバルブ7が第2冷却水路6を開放すると同時にバイパス水路9を遮断するため、第2冷却水路6と第3冷却水路8とが導通する。
【0133】
この場合、図12に示すように、機械式ウォーターポンプ10→第4冷却水路11→ブロック側冷却水路2b→ヘッド側冷却水路2a→第1冷却水路4→ラジエター5→第2冷却水路6→サーモスタットバルブ7→第3冷却水路8→機械式ウォーターポンプ10の順に冷却水が流れる循環回路が成立する。
【0134】
図12に示すような循環回路が成立した場合は、内燃機関1の熱を吸収した高温な冷却水がラジエター5を流通するため、冷却水の熱がラジエター5において大気中へ放出され、冷却水の熱吸収能力が再生されるとともに冷却水の温度が低下する。この結果、ラジエター5を通過した後の比較的低温の冷却水が内燃機関1のヘッド側冷却水路2a及びブロック側冷却水路2bへ流入することになり、内燃機関1の熱が冷却水へ伝達され易くなり、以て内燃機関1の過熱が防止される。
【0135】
また、内燃機関1が運転状態にあり且つ冷却水の温度がサーモスタットバルブ7の開弁温度:T1以上であるときに、ヒータスイッチ26がオフからオンへ切り換えられると、ECU25は、第1ヒータホース12aを導通させるべくヒータホース開閉弁14を開弁させ、電動ウォーターポンプ18を停止させ、更に第1のタンク流出通路17aを遮断すべく流路切換弁27を制御する。
【0136】
この場合、図13に示すように、前述した図12の説明で述べた循環回路と同一の循環回路が成立すると同時に、機械式ウォーターポンプ10→第4冷却水路11→ブロック側冷却水路2b→ヘッド側冷却水路2a→第1冷却水路4→第1ヒータホース12a→ヒータコア13→第2ヒータホース12b→第3冷却水路8→機械式ウォーターポンプ10の順に冷却水が流れる循環回路が成立する。
【0137】
図13に示すような循環回路が成立した場合には、内燃機関1の熱を吸収した高温な冷却水が第1冷却水路4→第1ヒータホース12aを経てヒータコア13へ流入することになるため、ヒータコア13において冷却水の熱が車室内暖房用空気へ伝達される。この結果、室内暖房用空気の温度が高められ、以て車室内の温度を高めることが可能となる。
【0138】
次に、ECU25は、内燃機関1が冷間始動後の暖機運転状態にある時に、蓄熱タンク16内の高温な冷却水(以下、蓄熱温水と称する)を利用して内燃機関1の暖機を促進させる暖機促進処理を実行する。
【0139】
本実施の形態に係る暖機促進処理では、ECU25は、蓄熱タンク16内の蓄熱温水を利用してオイルパン1c内の潤滑オイルを暖めると同時にシリンダブロック1bをも暖めるようにした。
【0140】
具体的には、ECU25は、内燃機関1が冷間始動後の暖機運転状態にあるときに、電動ウォーターポンプ18を作動させるとともに、第1のタンク流出通路17aと第2のタンク流出通路17bとオイル加熱水路28の全てを導通させるべく流路切換弁27を制御する。
【0141】
この場合、図14に示すように、前述した図11の説明で述べたような循環回路が成立すると同時に、電動ウォーターポンプ18→タンク流入通路15→蓄熱タンク16→第1のタンク流出通路17a→流路切換弁27→第2のタンク流出通路17b→第4冷却水路11→ブロック側冷却水路2b→ヘッド側冷却水路2a→バイパス水路9→サーモスタットバルブ7→第3冷却水路8→タンク流入通路15→電動ウォーターポンプ18の順に冷却水が流れる第3の循環回路と、電動ウォーターポンプ18→タンク流入通路15→蓄熱タンク16→第1のタンク流出通路17a→流路切換弁27→オイル加熱水路28→ブロック側冷却水路2b→ヘッド側冷却水路2a→バイパス水路9→サーモスタットバルブ7→第3冷却水路8→タンク流入通路15→電動ウォーターポンプ18の順に冷却水が流れる第4の循環回路とが成立する。
【0142】
上記した第3の循環回路が成立した場合は、電動ウォーターポンプ18から吐出された冷却水がタンク流入通路15を介して蓄熱タンク16へ流入し、それと入れ代わりに蓄熱タンク16に元々貯蔵されていた高温な冷却水(以下、蓄熱温水と称する)が第1のタンク流出通路17aへ排出される。
【0143】
蓄熱タンク16から第1のタンク流出通路17aへ排出された蓄熱温水は、第1のタンク流出通路17a→流路切換弁27→第2のタンク流出通路17b→第4冷却水路11を経て内燃機関1のブロック側冷却水路2bへ流入することになる。
【0144】
蓄熱温水がブロック側冷却水路2bへ流入すると、蓄熱温水の熱がブロック側冷却水路2bの壁面を介してシリンダブロック1bへ伝達され、以てシリンダブロック1bが速やかに昇温することになる。
【0145】
一方、上記した第4の循環回路が成立した場合は、電動ウォーターポンプ18から吐出された冷却水がタンク流入通路15を介して蓄熱タンク16へ流入し、それと入れ代わりに蓄熱タンク16に元々貯蔵されていた蓄熱温水が第1のタンク流出通路17aへ排出される。
【0146】
蓄熱タンク16から第1のタンク流出通路17aへ排出された蓄熱温水は、第1のタンク流出通路17a→流路切換弁27→オイル加熱水路28を経てオイルパン1c内を通過することになる。
【0147】
蓄熱温水がオイルパン1c内を通過すると、蓄熱温水の熱がオイル加熱水路28の壁面を介してオイルパン1c内の潤滑オイルへ伝達されるため、潤滑オイルの温度が速やかに昇温することになる。
【0148】
このようにシリンダブロック1bと潤滑オイルとが同時に暖められると、オイル用熱交換器21において暖められた潤滑オイルがシリンダブロック・オイル通路203へ流入する時点でシリンダブロック1bが昇温した状態となるため、潤滑オイルからシリンダブロック1bへ伝達される熱量が抑制されることになる。
【0149】
この結果、シリンダブロック・オイル通路203を通過した後の潤滑オイル、言い換えれば、シリンダブロック・オイル通路203から各摺動部へ分配される潤滑オイルは、温度が高く且つ粘性が低い状態となる。
【0150】
以下、本実施の形態における暖機促進処理について図15に沿って具体的に説明する。
【0151】
図15は、本実施の形態における暖機促進制御ルーチンを示すフローチャート図である。暖機促進制御ルーチンは、ECU25のROMに予め記憶されているルーチンであり、内燃機関1が運転状態にあるときにECU25が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。
【0152】
暖機促進制御ルーチンでは、ECU25は、先ずS1501において、RAMに予め設定されている暖機促進処理フラグ記憶領域に“1”が記憶されていないか否か判別する。
【0153】
前記S1501において暖機促進処理フラグ記憶領域に“1”が記憶されていると判定された場合は、ECU25は、暖機促進処理が既に実行済みであるとみなして本ルーチンの実行を終了する。
【0154】
一方、前記S1501において暖機促進処理フラグ記憶領域に“1”が記憶されていないと判定された場合、すなわち、前記暖機促進処理フラグ記憶領域に“0”が記憶されている場合には、ECU25は、S1502へ進み、機関側水温センサ24の出力信号値(機関側水温):THWeを入力する。
【0155】
S1503では、ECU25は、前記S1502で入力された機関側水温:THWeが所定温度未満であるか否かを判別する。前記した所定温度は、内燃機関1が暖機完了状態にあるときの機関側水温に相当する温度である。
【0156】
前記S1503において機関側水温:THWeが所定温度以上であると判定された場合には、ECU25は、内燃機関1が暖機完了状態にあるため、暖機促進処理を実行する必要がないとみなし、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【0157】
前記S1503において機関側水温:THWeが所定温度未満であると判定された場合には、ECU25は、S1504〜S1505において暖機促進処理を実行する。
【0158】
具体的には、ECU25は、先ずS1504において、第1のタンク流出通路17aと第2のタンク流出通路17bとオイル加熱水路28との全ての通路を導通させるべく流路切換弁27を制御する。
【0159】
S1505では、ECU25は、電動ウォーターポンプ18を作動させる。
【0160】
上記したS1504及びS1505の処理が実行されると、前述した図14の説明で述べたような第3の循環回路と第4の循環回路とが同時に成立し、蓄熱タンク16に貯蔵されていた蓄熱温水がブロック側冷却水路2b及びオイル加熱水路28へ供給されることになる。
【0161】
蓄熱温水がブロック側冷却水路2b及びオイル加熱水路28へ供給されると、オイル加熱水路28を流通する蓄熱温水の熱がオイル加熱水路28の壁面を介してオイルパン1c内の潤滑オイルへ伝達されると同時に、ブロック側冷却水路2bにおいて蓄熱温水の熱がシリンダブロック1bへ伝達されることになる。すなわち、蓄熱タンク16に貯蔵されていた蓄熱温水により、オイルパン1c内の潤滑オイルとシリンダブロック1bとが同時に暖められることになる。
【0162】
この結果、オイルパン1c内で暖められた潤滑オイルがシリンダブロック・オイル通路203へ流入する際に、シリンダブロック1bが昇温した状態となるため、シリンダブロック・オイル通路203において潤滑オイルからシリンダブロック1bへ伝達される熱量が抑制され、以てシリンダブロック・オイル通路203から各摺動部へ分配される潤滑オイルを適温に保つことが可能となる。
【0163】
ここで図15の暖機促進制御ルーチンに戻り、ECU25は、S1506においてカウンタ:Cを起動させる。カウンタ:Cは、暖機促進処理の実行開始時点からの経過時間を計測するカウンタである。
【0164】
S1507では、ECU25は、前記カウンタ:Cの計測時間:Cが所定時間以上となったか否かを判別する。前記所定時間は、例えば、蓄熱タンク16内に貯蔵されている蓄熱温水の全てがブロック側冷却水路2b及びオイル用熱交換器21へ供給されるまでに要する時間である。
【0165】
前記S1507においてカウンタ:Cの計測時間:Cが前記所定時間未満であると判定された場合は、ECU25は、カウンタ:Cの計測時間:Cが所定時間以上となるまで当該S1507の処理を繰り返し実行する。
【0166】
前記S1507においてカウンタ:Cの計測時間:Cが前記所定時間以上であると判定された場合は、ECU25は、暖機促進処理の実行を終了させるべくS1508〜S1509の処理を実行する。
【0167】
S1508では、ECU25は、電動ウォーターポンプ18の作動を停止させる。
【0168】
S1509では、ECU25は、第1のタンク流出通路17aを遮断すべく流路切換弁27を制御する。
【0169】
上記したS1508〜S1509の処理が実行されると、前述した図11の説明で述べたような循環回路が成立して暖機促進処理の実行が終了される。但し、前記したS1508〜S1509の処理が実行された時点で冷却水の温度がサーモスタットバルブ7の開弁温度:T1以上まで上昇していれば、前述した図12の説明で述べたような循環回路が成立して暖機促進処理が終了されることになる。
【0170】
S1510では、ECU25は、カウンタ:Cの計測時間をリセットする。
【0171】
S1511では、ECU25は、RAMの暖機促進処理フラグ記憶領域に“1”をセットし、本ルーチンの実行を終了する。
【0172】
以上述べたようにECU25が暖機促進制御ルーチンを実行することにより、内燃機関1が冷間状態にあるときに蓄熱温水がシリンダブロック1bと潤滑オイルとを同時に暖めるため、暖められた潤滑オイルがシリンダブロック・オイル通路203へ流入した際に潤滑オイルからシリンダブロック1bへ伝達される熱量を抑制することが可能となる。
【0173】
この場合、シリンダブロック・オイル通路203から各摺動部へ分配される潤滑オイルは温度が高く且つ粘性が低い状態となるため、各摺動部におけるフリクションが低減され、その結果、内燃機関1の燃料消費率を向上させることが可能となる。
【0174】
尚、本実施の形態では、暖機促進処理が内燃機関1の始動後に実行される場合を例に挙げたが、内燃機関1の始動前に暖機促進処理が実行されるようにしてもよい。
【0175】
また、本実施の形態では、内燃機関1が水冷式オイルクーラを備えていない場合を例に挙げて説明したが、内燃機関1が水冷式オイルクーラを備えている場合には、暖機促進処理の実行時に蓄熱温水をブロック側冷却水路2b及びオイル加熱水路28に加えて水冷式オイルクーラへも供給することが好ましい。
【0176】
これは、暖機促進処理が実行された時に低温の冷却水が水冷式オイルクーラを流通していると、オイルパン1cにおいて暖められた潤滑オイルが水冷式オイルクーラにおいて不用意に冷却されて潤滑オイルの粘性が高くなってしまうからである。
【0177】
<実施の形態4>
次に、本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の第4の実施の形態について図16に基づいて説明する。ここでは、前述した第3の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【0178】
前述した第3の実施の形態と本実施の形態との差異は、前述した第3の実施の形態では内燃機関1の暖機運転時に潤滑オイルの全量を循環させるのに対し、本実施の形態では内燃機関1の暖機運転時に潤滑オイルの一部のみを循環させる点にある。
【0179】
図16は、本実施の形態におけるオイルパン1cの構成を示す図である。
【0180】
本実施の形態におけるオイルパン1cは、シリンダブロック1bの底面を覆うオイルパンカバー100を備え、該オイルパンカバー100内に潤滑オイルが貯留される構成されている。
【0181】
オイルパンカバー100内の空間は、隔壁101によって第1のオイル貯留室102と第2のオイル貯留室103とに分割されている。
【0182】
前記隔壁101においてオイルパンカバー100の底面の近傍には、サーモスタットバルブ104が設けられている。サーモスタットバルブ104は、第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルの温度が所定温度未満であるときは閉弁し、第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルの温度が前記所定温度以上であるときに開弁するよう構成されている。前記した所定温度は、内燃機関1が暖機完了状態にあるときの潤滑オイルの温度に相当する温度である。
【0183】
前記第1のオイル貯留室102には、その基端が図示しないオイルポンプ201に接続されたオイル導通路200aの先端が突出しており、該オイル導通路200aの先端にはオイルストレーナ200が固定されている。
【0184】
また、前記第1のオイル貯留室102には、オイル加熱水路28の一部が配置され、オイル加熱水路28内を流通する冷却水と第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルとの間で熱交換が行われるようになっている。
【0185】
このように構成されたオイルパン1cでは、内燃機関1が冷間始動後の暖機運転状態にあるときに、第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルの温度が所定温度より低くなるため、サーモスタットバルブ104が閉弁して第1のオイル貯留室102と第2のオイル貯留室103との間で潤滑オイルの往来を遮断する。
【0186】
この場合、第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルのみがオイルストレーナ200によって吸い上げられて内燃機関1を循環することになる。つまり、潤滑オイルの温度が所定温度より低い状況下では、オイルパン1c内に貯留されている潤滑オイルのうち第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルのみが内燃機関1を循環することになる。
【0187】
更に、内燃機関1が冷間始動後の暖機運転状態にあるときは、暖機促進処理が実行されるため、蓄熱タンク16内貯蔵されていた蓄熱温水がオイル加熱水路28を流通することになる。
【0188】
この場合、オイル加熱水路28を流通する蓄熱温水の熱がオイル加熱水路28の壁面を介して第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルへ伝達され、第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルの温度が上昇する。
【0189】
このように本実施の形態における蓄熱装置を備えた内燃機関では、内燃機関1が冷間始動後の暖機運転状態にある場合に、第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルのみが内燃機関1を循環するとともに、第1のオイル貯留室102内の潤滑オイルのみが蓄熱温水によって暖められることになる。
【0190】
すなわち、本実施の形態における蓄熱装置を備えた内燃機関では、内燃機関1が冷間始動後の暖機運転状態にあるときに、内燃機関1を循環する潤滑オイルの量が減少し、それに応じて蓄熱温水が加熱すべき潤滑オイルの量が減少することになる。
【0191】
この結果、蓄熱温水から単位量当たりの潤滑オイルへ伝達される熱量が増加することになるため、内燃機関1の各摺動部へ供給される潤滑オイルの温度が一層高くなり、以て内燃機関1の各摺動部におけるフリクションを低減させ易くなり、内燃機関1の燃料消費率が向上するようになる。
【0192】
【発明の効果】
本発明に係る蓄熱装置を備えた内燃機関によれば、内燃機関が冷間状態にあるときに、蓄熱タンク内の高温な冷却水を利用して潤滑オイルとシリンダブロックとを同時に暖めるため、潤滑オイルの熱がシリンダブロックに奪われることがなくなり、内燃機関における潤滑オイルの温度低下が抑制される。
【0193】
この結果、潤滑オイルの温度低下に起因した内燃機関のフリクション増加が抑制され、以て内燃機関の燃料消費率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1における内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図
【図2】内燃機関の暖機運転時における冷却水の流れを示す図
【図3】内燃機関の暖機完了後における冷却水の流れを示す図
【図4】車室内暖房装置が作動状態にあるときの冷却水の流れを示す図
【図5】潤滑オイルの温度と粘性との関係を示す図
【図6】内燃機関のオイル循環経路の構成を示すブロック図
【図7】暖機促進処理実行時における冷却水の流れを示す図
【図8】第1の実施の形態における暖機促進制御ルーチンを示すフローチャート図
【図9】第2の実施の形態におけるオイルパンの構成を示す図
【図10】第3の実施の形態における内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図
【図11】内燃機関の暖機運転時における冷却水の流れを示す図
【図12】内燃機関の暖機完了後における冷却水の流れを示す図
【図13】車室内暖房装置が作動状態にあるときの冷却水の流れを示す図
【図14】暖機促進処理実行時における冷却水の流れを示す図
【図15】第3の実施の形態における暖機促進制御ルーチンを示すフローチャート図
【図16】第4の実施の形態におけるオイルパンの構成を示す図
【符号の説明】
1・・・・内燃機関
1a・・・シリンダヘッド
1b・・・シリンダブロック
1c・・・オイルパン
2a・・・ヘッド側冷却水路
2b・・・ブロック側冷却水路
15・・・タンク流入通路
16・・・蓄熱タンク
17・・・タンク流出通路
18・・・電動ウォーターポンプ
19・・・タンク通路開閉弁
20・・・第1のオイル加熱水路
21・・・オイル用熱交換器
22・・・第2のオイル加熱水路
23・・・オイル加熱水路開閉弁
25・・・ECU
27・・・流路切換弁
28・・・オイル加熱水路
100・・オイルパンカバー
101・・隔壁
102・・第1のオイル貯留室
103・・第2のオイル貯留室
104・・サーモスタットバルブ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like, and particularly to an internal combustion engine provided with a heat storage device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, when the temperature of the internal combustion engine is low (cold state), the temperature of the internal combustion engine is quickly raised to improve startability, reduce the emission of unburned fuel components (improve exhaust emissions), For the purpose of improving the fuel consumption rate, etc., the development of an internal combustion engine equipped with a heat storage device is being promoted.
[0003]
As such an internal combustion engine, for example, a cooling system device for a vehicle internal combustion engine as described in JP-A-10-77834 is known. Such a cooling system device for an internal combustion engine for a vehicle includes a heat storage tank that stores cooling water circulating in a water-cooled internal combustion engine in a heat storage state, and an intake heat exchanger that performs heat exchange between intake air and cooling water of the internal combustion engine. And an oil heat exchanger that performs heat exchange between lubricating oil and cooling water of the internal combustion engine, and when the internal combustion engine is in a warm-up operation state, the high-temperature cooling water in the heat storage tank is heated by the intake heat. By flowing to the exchanger and / or the oil heat exchanger, the intake air amount air temperature and / or the lubricating oil temperature are increased.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-77834, although it is disclosed that the cooling water flowing through the intake heat exchanger and the oil heat exchanger flows into the internal combustion engine, the cooling water flowing into the internal combustion engine is disclosed. It does not disclose how water warms the internal combustion engine.
[0005]
For this reason, when the lubricating oil warmed by the oil heat exchanger flows into the internal combustion engine, the internal combustion engine itself may not be sufficiently warmed. Especially, since the cylinder block of the internal combustion engine has a relatively large heat capacity, if the cylinder block is not sufficiently warmed when the lubricating oil flows into the internal combustion engine, the heat of the lubricating oil is taken away by the cylinder block, and the lubrication oil is lubricated. The oil temperature will drop.
[0006]
Since the lubricating oil has a higher viscosity as the temperature becomes lower, it becomes difficult to reduce the friction of the internal combustion engine when the temperature of the lubricating oil is lowered in the internal combustion engine.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and relates to an internal combustion engine configured to warm lubricating oil of the internal combustion engine using high-temperature cooling water stored in a heat storage tank. It is an object of the present invention to provide a technique capable of effectively reducing the friction of the object.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems. That is, the internal combustion engine provided with the heat storage device according to the present invention,
An internal combustion engine having a cylinder head and a cylinder block,
A head-side cooling water passage formed in the cylinder head,
A block-side cooling water passage formed in the cylinder block,
A heat storage tank that stores a part of the cooling water circulating in the head-side cooling water passage and the block-side cooling water passage in a heat storage state,
An oil heat exchanger that performs heat exchange between lubricating oil and cooling water circulating in the internal combustion engine,
Supply means for simultaneously supplying the cooling water in the heat storage tank to the oil heat exchanger and the block side cooling water passage when the internal combustion engine is in a cold state;
Was provided.
[0009]
The present invention provides an internal combustion engine including a heat storage tank that stores a part of cooling water circulating in the internal combustion engine in a heat storage state, wherein when the internal combustion engine is in a cold state, high-temperature cooling water in the heat storage tank is discharged. The greatest feature is that the lubricating oil of the internal combustion engine and the cylinder block are simultaneously heated by utilizing the same.
[0010]
In the internal combustion engine provided with such a heat storage device, when the internal combustion engine is in a cold state, the supply means supplies high-temperature cooling water in the heat storage tank to the oil heat exchanger and the block-side cooling water passage.
[0011]
When the high-temperature cooling water stored in the heat storage tank is supplied to the oil heat exchanger, the heat of the cooling water is transmitted to the lubricating oil in the oil heat exchanger, and the temperature of the lubricating oil rises.
[0012]
On the other hand, when the high-temperature cooling water stored in the heat storage tank is supplied to the block-side cooling water passage, heat of the cooling water is transmitted to the cylinder block through the wall surface of the block-side cooling water passage, and the temperature of the cylinder block rises.
[0013]
When the temperature of the lubricating oil and the temperature of the cylinder block both rise in this way, when the lubricating oil warmed by the oil heat exchanger flows into the internal combustion engine, it is difficult for the lubricating oil to be deprived of heat by the cylinder block. .
[0014]
As a result, a decrease in the temperature of the lubricating oil in the internal combustion engine is suppressed, and an increase in friction of the internal combustion engine due to a decrease in the temperature of the lubricating oil is suppressed.
[0015]
In the internal combustion engine provided with the heat storage device according to the present invention, the oil heat exchanger may be configured to perform heat exchange between lubricating oil and cooling water stored in an oil pan of the internal combustion engine. Good.
[0016]
Such heat exchangers include (1) a cooling water passage configured to surround part or all of the outer wall of an oil pan, or (2) a cooling water passage formed to be in contact with lubricating oil in the oil pan. A water passage or the like can be exemplified.
[0017]
When the oil pan is divided into a main oil pan and a sub-oil pan having a smaller storage capacity than the main oil pan, the heat exchanger uses the lubricating oil stored in the sub-oil pan and cooling water. It may be configured to perform heat exchange between them. In this case, since the absolute amount of the lubricating oil to be heated by the cooling water in the heat storage tank is reduced, the temperature of the lubricating oil is easily increased.
[0018]
In the internal combustion engine provided with the heat storage device according to the present invention, the oil heat exchanger may be a water-cooled oil cooler that cools lubricating oil of the internal combustion engine with cooling water.
[0019]
In an internal combustion engine provided with a heat storage device according to the present invention, the heat exchanger for oil is a heat exchanger configured to perform heat exchange between lubricating oil and cooling water stored in an oil pan of the internal combustion engine. And a water-cooled oil cooler provided in a lubricating oil circulation path.
[0020]
In this case, the supply means preferably supplies the cooling water in the heat storage tank to the oil heat exchanger and the water-cooled oil cooler when the internal combustion engine is in a cold state. This is to prevent the lubricating oil warmed in the oil heat exchanger from being unnecessarily cooled in the water-cooled oil cooler.
[0021]
Further, the internal combustion engine provided with the heat storage device according to the present invention may further include oil amount reducing means for reducing the amount of lubricating oil circulating in the internal combustion engine when the internal combustion engine is in a cold state. Good.
[0022]
In this case, since the amount of the lubricating oil circulating in the internal combustion engine is reduced, the absolute amount of the lubricating oil for cooling the cooling water in the heat storage tank is reduced, and as a result, the temperature of the lubricating oil is easily increased.
[0023]
Incidentally, as a method of reducing the amount of lubricating oil circulating in the internal combustion engine when the internal combustion engine is in a cold state, an oil pan of the internal combustion engine is divided into a plurality of oil pans, and the internal combustion engine is cooled in a cold state. In some cases, a method of circulating only lubricating oil stored in one of the plurality of oil pans to the internal combustion engine can be exemplified.
[0024]
At this time, the oil heat exchanger may be configured to perform heat exchange between only the lubricating oil stored in the one oil pan and the cooling water.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a specific embodiment of an internal combustion engine including a heat storage device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
<
First, a first embodiment of an internal combustion engine provided with a heat storage device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0027]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a cooling water circulation system of an internal combustion engine to which the present invention is applied. The
[0028]
A head-side cooling water passage 2a and a block-side
[0029]
The head-side cooling water passage 2 a is connected to the first cooling water passage 4. The first cooling water passage 4 is connected to a cooling water inlet of the
[0030]
The
[0031]
A second cooling water passage 6 is connected to a cooling water outlet of the
[0032]
The
[0033]
The third cooling water passage 8 is connected to a cooling water suction port of a
[0034]
The bypass water passage 9 is connected to the head-side cooling water passage 2a of the
[0035]
Further, a
[0036]
The
[0037]
A
[0038]
Further, a
[0039]
The
[0040]
A tank outflow passage 17 is connected to a cooling water outlet of the
[0041]
An
[0042]
In the middle of the tank outflow passage 17, a tank passage opening / closing
[0043]
Note that the
[0044]
Next, a first oil
[0045]
The
[0046]
A second oil
[0047]
An oil heating water channel opening / closing
[0048]
The temperature of the cooling water flowing through the fourth
[0049]
An electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) 25 for controlling the flow of cooling water in the cooling water circulation system is provided in the cooling water circulation system of the
[0050]
The
[0051]
The
[0052]
Further, the
[0053]
For example, when the
[0054]
In this case, the
[0055]
Therefore, when the
[0056]
When the circulation circuit as shown in FIG. 2 is established, the relatively low-temperature cooling water flowing out of the
[0057]
Thereafter, when the warming-up of the
[0058]
In this case, as shown in FIG. 3, the
[0059]
When the circulation circuit shown in FIG. 3 is established, the high-temperature cooling water that has absorbed the heat of the
[0060]
When the
[0061]
In this case, as shown in FIG. 4, the same circulation circuit as the circulation circuit described in the description of FIG. 3 described above is established, and at the same time, the
[0062]
When a circulation circuit as shown in FIG. 4 is established, high-temperature cooling water that has absorbed heat of the
[0063]
Next, when the
[0064]
Here, when the
[0065]
As shown in FIG. 5, the lubricating oil has such a property that the viscosity increases as the temperature of the lubricating oil decreases, and the viscosity decreases as the temperature of the lubricating oil increases. Therefore, when the
[0066]
When the viscosity of the lubricating oil is high, between the piston and the cylinder wall surface, the bearing portion of the piston pin in the connecting rod, the bearing portion of the crank pin in the connecting rod, the bearing portion of the crank journal in the
[0067]
On the other hand, when the
[0068]
However, as shown in FIG. 6, the oil circulation path of the
[0069]
That is, the oil circulation path of the
[0070]
Therefore, if the lubricating oil warmed in the
[0071]
In particular, since the
[0072]
Therefore, in the warm-up promotion process according to the present embodiment, the
[0073]
Specifically, when the
[0074]
In this case, as shown in FIG. 7, the
[0075]
When the above-described first circulation circuit is established, the cooling water discharged from the
[0076]
The heat storage hot water discharged from the
[0077]
When the heat storage hot water flows into the block-side
[0078]
On the other hand, when the above-described second circulation circuit is established, the cooling water discharged from the
[0079]
The heat storage hot water discharged from the
[0080]
When the heat storage hot water flows into the
[0081]
When the
[0082]
As a result, the lubricating oil that has passed through the cylinder block /
[0083]
Hereinafter, the warm-up promotion process according to the present embodiment will be specifically described with reference to FIG.
[0084]
FIG. 8 is a flowchart illustrating a warm-up promotion control routine according to the present embodiment. The warm-up promotion control routine is a routine stored in the ROM of the
[0085]
In the warm-up promotion control routine, the
[0086]
If it is determined in step S801 that "1" is stored in the warm-up promotion processing flag storage area, the
[0087]
On the other hand, if it is determined in step S801 that “1” is not stored in the warm-up promotion flag storage area, that is, if “0” is stored in the warm-up promotion flag storage area, The
[0088]
In step S803, the
[0089]
If it is determined in step S803 that the engine-side water temperature THWe is equal to or higher than the predetermined temperature, the
[0090]
If it is determined in S803 that the engine-side water temperature THWe is lower than the predetermined temperature, the
[0091]
Specifically, the
[0092]
In S805, the
[0093]
In S806, the
[0094]
In this case, the first circulation circuit and the second circulation circuit as described in the description of FIG. 7 are simultaneously established, and the heat storage hot water stored in the
[0095]
When the heat storage hot water is supplied to the block-side
[0096]
As a result, when the lubricating oil warmed in the
[0097]
Here, returning to the warm-up promotion control routine of FIG. 8, the
[0098]
In S808, the
[0099]
If it is determined in S808 that the measurement time C of the counter C is shorter than the predetermined time, the
[0100]
If it is determined in S808 that the measurement time C of the counter C is equal to or longer than the predetermined time, the
[0101]
In S809, the
[0102]
In S810, the
[0103]
In S811, the
[0104]
When the processes of S809 to S811 are executed, the circulation circuit as described in the description of FIG. 2 is established, and the execution of the warm-up promotion process is ended. However, if the temperature of the cooling water has risen to the opening temperature of the thermostat valve 7: T1 or more at the time when the processing of S809 to S811 is executed, the circulation circuit as described in the description of FIG. Holds, and the warm-up promotion process is ended.
[0105]
In S812, the
[0106]
In S813, the
[0107]
As described above, when the
[0108]
In this case, since the lubricating oil distributed from the cylinder block /
[0109]
Although the present embodiment has been described by taking as an example a configuration in which a dedicated
[0110]
<
Next, a second embodiment of the internal combustion engine including the heat storage device according to the present invention will be described with reference to FIG. Here, a configuration different from that of the above-described first embodiment will be described, and a description of a similar configuration will be omitted.
[0111]
The difference between the first embodiment and the present embodiment is that the first embodiment circulates the entire amount of the lubricating oil during the warm-up operation of the
[0112]
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the oil pan 1c according to the present embodiment. The oil pan 1c in the present embodiment includes an
[0113]
The space inside the
[0114]
In the
[0115]
In the first
[0116]
In the oil pan 1c thus configured, when the temperature of the lubricating oil in the first
[0117]
In this case, only the lubricating oil in the first
[0118]
On the other hand, when the temperature of the lubricating oil in the first
[0119]
In this case, the lubricating oil in the second
[0120]
Therefore, according to the oil pan 1c described above, when the temperature of the lubricating oil is low, such as when the
[0121]
When the amount of lubricating oil circulating in the
[0122]
As a result, the temperature of the lubricating oil supplied to each sliding portion of the
[0123]
<Embodiment 3>
Next, a third embodiment of the internal combustion engine provided with the heat storage device according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a configuration different from that of the above-described first embodiment will be described, and a description of a similar configuration will be omitted.
[0124]
The difference between the first embodiment described above and the present embodiment is that in the first embodiment described above, the
[0125]
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a cooling water circulation system of the
[0126]
In addition to the above-described first
[0127]
The second tank outflow passage 17b is connected to a portion in the middle of the fourth
[0128]
In the cooling water circulation system of the
[0129]
In this case, the
[0130]
Therefore, when the
[0131]
When the circulation circuit shown in FIG. 11 is established, the relatively low-temperature cooling water flowing out of the
[0132]
Thereafter, when the warming-up of the
[0133]
In this case, as shown in FIG. 12, the
[0134]
When the circulation circuit shown in FIG. 12 is established, the high-temperature cooling water that has absorbed the heat of the
[0135]
When the
[0136]
In this case, as shown in FIG. 13, the same circulation circuit as the circulation circuit described in the description of FIG. 12 is established, and at the same time, the
[0137]
When a circulation circuit as shown in FIG. 13 is established, high-temperature cooling water that has absorbed heat of the
[0138]
Next, when the
[0139]
In the warm-up promotion processing according to the present embodiment, the
[0140]
Specifically, when the
[0141]
In this case, as shown in FIG. 14, at the same time as the circulation circuit described in the description of FIG. 11 is established, the
[0142]
When the third circulation circuit described above is established, the cooling water discharged from the
[0143]
The heat storage hot water discharged from the
[0144]
When the heat storage hot water flows into the block-side
[0145]
On the other hand, when the fourth circulation circuit described above is established, the cooling water discharged from the
[0146]
The heat storage hot water discharged from the
[0147]
When the heat storage hot water passes through the oil pan 1c, the heat of the heat storage hot water is transmitted to the lubricating oil in the oil pan 1c via the wall surface of the oil
[0148]
When the
[0149]
As a result, the lubricating oil that has passed through the cylinder block /
[0150]
Hereinafter, the warm-up promotion process according to the present embodiment will be specifically described with reference to FIG.
[0151]
FIG. 15 is a flowchart illustrating a warm-up promotion control routine according to the present embodiment. The warm-up promotion control routine is a routine stored in the ROM of the
[0152]
In the warm-up promotion control routine, the
[0153]
If it is determined in step S1501 that "1" is stored in the warm-up promotion processing flag storage area, the
[0154]
On the other hand, if it is determined in step S1501 that “1” is not stored in the warm-up promotion flag storage area, that is, if “0” is stored in the warm-up promotion flag storage area, The
[0155]
In S1503, the
[0156]
If it is determined in step S1503 that the engine-side water temperature THWe is equal to or higher than the predetermined temperature, the
[0157]
If it is determined in step S1503 that the engine-side water temperature THWe is lower than the predetermined temperature, the
[0158]
Specifically, first, in S1504, the
[0159]
In S1505, the
[0160]
When the processes in S1504 and S1505 are performed, the third circulation circuit and the fourth circulation circuit as described in the description of FIG. 14 are simultaneously established, and the heat storage stored in the
[0161]
When the heat storage hot water is supplied to the block side cooling
[0162]
As a result, when the lubricating oil warmed in the oil pan 1c flows into the cylinder block /
[0163]
Here, returning to the warm-up promotion control routine of FIG. 15, the
[0164]
In S1507, the
[0165]
If it is determined in S1507 that the measurement time C of the counter C is shorter than the predetermined time, the
[0166]
If it is determined in S1507 that the measurement time C of the counter C is equal to or longer than the predetermined time, the
[0167]
In S1508, the
[0168]
In S1509, the
[0169]
When the processing of S1508 to S1509 described above is performed, the circulation circuit as described in the description of FIG. 11 is established, and the execution of the warm-up promotion processing is terminated. However, if the temperature of the cooling water has risen to the opening temperature of the thermostat valve 7: T1 or more at the time when the above-described processing of S1508 to S1509 is executed, the circulation circuit as described with reference to FIG. Holds, and the warm-up promotion process is ended.
[0170]
In S1510, the
[0171]
In S1511, the
[0172]
As described above, when the
[0173]
In this case, since the lubricating oil distributed from the cylinder block /
[0174]
In the present embodiment, the case where the warm-up promotion processing is executed after the start of the
[0175]
Further, in the present embodiment, the case where the
[0176]
This is because if the low-temperature cooling water is flowing through the water-cooled oil cooler when the warm-up promotion process is executed, the lubricating oil warmed in the oil pan 1c is inadvertently cooled in the water-cooled oil cooler and lubricated. This is because the viscosity of the oil increases.
[0177]
<Embodiment 4>
Next, a fourth embodiment of the internal combustion engine provided with the heat storage device according to the present invention will be described with reference to FIG. Here, a configuration different from the above-described third embodiment will be described, and a description of a similar configuration will be omitted.
[0178]
The difference between the third embodiment and the present embodiment is that the third embodiment circulates the entire amount of the lubricating oil during the warm-up operation of the
[0179]
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of an oil pan 1c according to the present embodiment.
[0180]
The oil pan 1c in the present embodiment includes an
[0181]
The space inside the
[0182]
In the
[0183]
In the first
[0184]
In the first
[0185]
In the oil pan 1c configured as described above, when the
[0186]
In this case, only the lubricating oil in the first
[0187]
Further, when the
[0188]
In this case, the heat of the heat storage hot water flowing through the oil
[0189]
As described above, in the internal combustion engine including the heat storage device according to the present embodiment, when the
[0190]
That is, in the internal combustion engine provided with the heat storage device according to the present embodiment, when the
[0191]
As a result, since the amount of heat transferred from the heat storage hot water to the lubricating oil per unit amount increases, the temperature of the lubricating oil supplied to each sliding portion of the
[0192]
【The invention's effect】
According to the internal combustion engine provided with the heat storage device according to the present invention, when the internal combustion engine is in a cold state, the lubricating oil and the cylinder block are simultaneously heated by using the high-temperature cooling water in the heat storage tank. The heat of the oil is not taken away by the cylinder block, and the temperature drop of the lubricating oil in the internal combustion engine is suppressed.
[0193]
As a result, an increase in friction of the internal combustion engine due to a decrease in the temperature of the lubricating oil is suppressed, and it is possible to improve the fuel consumption rate of the internal combustion engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a cooling water circulation system of an internal combustion engine according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a flow of cooling water during a warm-up operation of the internal combustion engine.
FIG. 3 is a diagram showing a flow of cooling water after completion of warm-up of the internal combustion engine.
FIG. 4 is a diagram showing a flow of cooling water when the vehicle cabin heating device is in an operating state.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between temperature and viscosity of lubricating oil.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an oil circulation path of the internal combustion engine.
FIG. 7 is a diagram showing a flow of cooling water when a warm-up promotion process is performed.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a warm-up promotion control routine according to the first embodiment;
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of an oil pan according to a second embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a cooling water circulation system of an internal combustion engine according to a third embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing a flow of cooling water during a warm-up operation of the internal combustion engine.
FIG. 12 is a diagram showing a flow of cooling water after completion of warm-up of the internal combustion engine.
FIG. 13 is a diagram showing the flow of cooling water when the vehicle interior heating device is in an operating state.
FIG. 14 is a diagram showing a flow of cooling water when a warm-up promotion process is performed.
FIG. 15 is a flowchart illustrating a warm-up promotion control routine according to a third embodiment;
FIG. 16 is a diagram showing a configuration of an oil pan according to a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... Internal combustion engine
1a ... Cylinder head
1b ・ ・ ・ Cylinder block
1c ... oil pan
2a: Head side cooling water channel
2b: Block side cooling water channel
15 ・ ・ ・ Tank inflow passage
16 ... heat storage tank
17 ・ ・ ・ Tank outflow passage
18 ・ ・ ・ Electric water pump
19 ・ ・ ・ Tank passage opening / closing valve
20: first oil heating channel
21 ... oil heat exchanger
22... Second oil heating channel
23 ・ ・ ・ Oil heating water channel opening / closing valve
25 ... ECU
27 ・ ・ ・ Flow path switching valve
28 ・ ・ ・ Oil heating channel
100 oil pan cover
101 ... partition wall
102 ・ ・ First oil storage chamber
103 Second oil storage chamber
104 thermostat valve
Claims (6)
前記シリンダヘッドに形成されたヘッド側冷却水路と、
前記シリンダブロックに形成されたブロック側冷却水路と、
前記ヘッド側冷却水路及び前記ブロック側冷却水路を循環する冷却水の一部を蓄熱状態で貯蔵する蓄熱タンクと、
前記内燃機関を循環する潤滑オイルと冷却水との間で熱交換を行うオイル用熱交換器と、
前記内燃機関が冷間状態にあるときに、前記蓄熱タンク内の冷却水を前記オイル用熱交換器と前記ブロック側冷却水路とへ同時に供給する供給手段と、
を備えることを特徴とする蓄熱装置を備えた内燃機関。An internal combustion engine having a cylinder head and a cylinder block,
A head-side cooling water passage formed in the cylinder head,
A block-side cooling water passage formed in the cylinder block,
A heat storage tank that stores a part of the cooling water circulating in the head-side cooling water passage and the block-side cooling water passage in a heat storage state,
An oil heat exchanger that performs heat exchange between lubricating oil and cooling water circulating in the internal combustion engine,
Supply means for simultaneously supplying the cooling water in the heat storage tank to the oil heat exchanger and the block side cooling water passage when the internal combustion engine is in a cold state;
An internal combustion engine equipped with a heat storage device, comprising:
前記供給手段は、前記内燃機関が冷間状態にあるときに、前記蓄熱タンク内の高温な冷却水を、前記熱交換器と前記水冷式オイルクーラと前記ブロック側冷却水路とへ供給することを特徴とする請求項1に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。The oil heat exchanger includes a heat exchanger that exchanges heat between lubricating oil and cooling water in an oil pan provided in the internal combustion engine, and a water-cooled oil cooler provided in a lubricating oil circulation path. With
The supply unit supplies high-temperature cooling water in the heat storage tank to the heat exchanger, the water-cooled oil cooler, and the block-side cooling water passage when the internal combustion engine is in a cold state. An internal combustion engine comprising the heat storage device according to claim 1.
前記オイル量減少手段は、前記内燃機関が冷間状態にあるときは、前記した複数のオイルパンのうちの一のオイルパンに貯蔵されている潤滑オイルのみを前記内燃機関に循環させることを特徴とする請求項5に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。Further comprising a plurality of oil pans for storing the lubricating oil of the internal combustion engine,
The oil amount reducing means circulates only the lubricating oil stored in one of the plurality of oil pans to the internal combustion engine when the internal combustion engine is in a cold state. An internal combustion engine comprising the heat storage device according to claim 5.
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JP2006194213A (en) * | 2005-01-17 | 2006-07-27 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine warm-up system |
WO2009112194A1 (en) * | 2008-03-11 | 2009-09-17 | Daimler Ag | Internal combustion engine comprising a heat accumulator |
CN110219727A (en) * | 2018-03-01 | 2019-09-10 | Ge延巴赫两合无限公司 | Control panel for cooling circuit |
-
2002
- 2002-07-24 JP JP2002215089A patent/JP2004052734A/en active Pending
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