JP2008082225A - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン停止後に、高温の冷却水を蓄熱タンクへ確実に供給して、その後の冷間始動時に、蓄熱タンクから高温の冷却水をエンジン側へ供給することのできるエンジンの冷却装置を提供する。
【解決手段】エンジンの冷却装置１０は、ラジエータ１２とエンジン１３との間で液状の熱媒体を循環させる主回路１と、主回路１の熱媒体の熱を蓄える蓄熱タンク１９が配置され、蓄熱タンク１９からエンジン側に熱媒体を供給する蓄熱タンク用回路３とを備え、かつオイルクーラ１８を備えたエンジンの冷却装置であり、エンジン停止後に、オイルクーラ１８から蓄熱タンク１９に熱媒体を強制的に供給するポンプ２１が配置された停止後回路４を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの冷却装置に関する。

一般に、エンジンの冷却装置においては、冷却水（液状の熱媒体）をエンジンのウォータジャケットに通過させて、冷却水とエンジンとの熱交換を図り、エンジンの温度上昇を抑制するようにしている。

ここで、エンジンの冷間始動性の向上を図るべく、上述のエンジンとの熱交換により昇温した冷却水の熱を利用することが知られている。

例えば、特許文献１には、前記冷間始動性向上のために、エンジンを通過した冷却水の熱を蓄える蓄熱タンクを用いることが開示されている。この蓄熱タンクは、電動ポンプの配置によりエンジンとの間で冷却水を循環可能な回路上に設けられている。すなわち、エンジン停止後に電動ポンプを始動させることにより、エンジンとの熱交換により昇温した冷却水を蓄熱タンクへ供給して蓄熱し、その後の冷間始動時に再度電動ポンプを始動させることにより、蓄熱タンク内に貯留した冷却水をエンジンに供給して、エンジンの暖機を図り、エンジンの始動性を向上させるようにしている。
特開２００２−３０９９３６号公報

しかしながら、例えば外気温が低い時には、エンジンから蓄熱タンクに供給される冷却水が、エンジンとの熱交換によっても高温にならないため、蓄熱タンクに充分な蓄熱ができないことが生じ得る。この場合には、その後のエンジン始動時、例えば冷間始動時に、高温の冷却水をエンジン側へ供給できない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジン停止後に、高温の冷却水を蓄熱タンクへ確実に供給して、その後の冷間始動時に、蓄熱タンクから高温の冷却水をエンジン側へ供給することのできるエンジンの冷却装置を提供することを目的とする。

本発明は、エンジン停止後に、オイルクーラから蓄熱タンクに熱媒体を強制的に供給するようにしたものである。

具体的には、請求項１の発明では、ラジエータとエンジンとの間で液状の熱媒体を循環させる主回路と、前記主回路に接続され、該主回路の熱媒体の熱を蓄える蓄熱タンクが配置され、該蓄熱タンクからエンジン側に熱媒体を供給する蓄熱タンク用回路とを備え、かつオイルクーラを備えたエンジンの冷却装置を対象とする。

そうして、エンジン運転中の閉状態からエンジン停止により開となり、該エンジン停止により作動するポンプにより前記オイルクーラから前記蓄熱タンクに熱媒体を強制的に供給する停止後回路を備えている。

本発明によれば、エンジン停止後に、オイルクーラから蓄熱タンクへ熱媒体が供給されるが、オイルクーラ内の冷却水通路部は、冷却水よりも高温のオイルとの熱交換により、エンジンのウォータジャケットに比して温度が高められている。よって、オイルクーラを通過する冷却水は、該冷却水通路部との熱交換により、エンジンを通過した冷却水以上に高温になる。

そうして、このようにオイルクーラを通過して高温になった冷却水が、エンジン停止後に、ポンプにより停止後回路を介して蓄熱タンクへと供給される。これにより、蓄熱タンクは充分に蓄熱され、後の冷間始動時に、蓄熱タンク内で高温に維持された冷却水をエンジン側へ供給することができる。

請求項２の発明では、前記ラジエータをバイパスするように前記主回路に接続されているとともに、車室内空調用のヒータが配置されたヒータ回路をさらに備え、前記蓄熱タンク用回路の下流部は、前記ヒータ回路におけるヒータよりも上流側に接続されている。

すなわち、蓄熱タンク用回路の下流部が、前記ヒータ回路におけるヒータよりも上流側に接続されることは、エンジンの始動に伴い、蓄熱タンクから高温の冷却水が、ヒータへ供給されるということである。これにより、冷間始動時であっても、ヒータの温度を急速に高めることができ、暖房の即効性が得られる。

請求項３の発明では、オイルクーラは、前記ヒータ回路における前記ヒータの下流側に配置され、前記停止後回路の上流部は、前記ヒータ回路のオイルクーラよりも下流側に接続される。

これにより、請求項１の発明の作用効果を確実に得ることができる。

請求項４の発明では、前記蓄熱タンク用回路の上流部は、前記主回路のラジエータからエンジンに至る経路に接続され、前記蓄熱タンク用回路の前記蓄熱タンクよりも下流側には、エンジンの吸気を冷却する吸気クーラが配置されている。

すなわち、蓄熱タンク用回路の前記蓄熱タンクよりも下流部に、エンジンの吸気クーラが配置されているということは、エンジンの始動に伴い、ラジエータから流出した冷却水が、蓄熱タンクを介して吸気クーラへ供給されるということである。そのため、温間時に、ラジエータを通過して低温になった冷却水を吸気クーラへ供給して、吸気クーラを冷却することが可能になる。これにより、温間時に、吸気温度を低めに安定させて、エンジンの吸気充填効率を高めることができる。

上記請求項１に記載の発明によれば、エンジン停止後に、オイルクーラから蓄熱タンクへ熱媒体が供給されるが、オイルクーラ内の冷却水通路部は、冷却水よりも高温のオイルとの熱交換により、エンジンのウォータジャケットに比して温度が高められている。そうして、このようにオイルクーラを通過して高温になった冷却水が、エンジン停止後に、ポンプにより停止後回路を介して蓄熱タンクへと供給されるから、蓄熱タンクは充分に蓄熱され、後の冷間始動時に、蓄熱タンク内で高温に維持された冷却水をエンジン側へ供給することができる。

上記請求項２に記載の発明によれば、蓄熱タンク用回路の下流部が、前記ヒータ回路におけるヒータよりも上流側に接続されるから、エンジンの始動に伴い、蓄熱タンクから高温の冷却水が、ヒータへ供給される。これにより、冷間始動時であっても、ヒータの温度を急速に高めることができ、暖房の即効性が得られる。

上記請求項３に記載の発明によれば、オイルクーラは、前記ヒータ回路における前記ヒータの下流側に配置され、前記停止後回路の上流部は、前記ヒータ回路のオイルクーラよりも下流側に接続される。これにより、請求項１の発明の作用効果を確実に得ることができる。

上記請求項４に記載の発明によれば、蓄熱タンク用回路の前記蓄熱タンクよりも下流部に、エンジンの吸気クーラが配置されることから、エンジンの始動に伴い、ラジエータから流出した冷却水が、吸気クーラへ供給されることが可能になる。そのため、温間時に、ラジエータを通過して低温になった冷却水を吸気クーラへ供給して、吸気を冷却することが可能になる。これにより、温間時に、吸気温度を低めに安定させて、エンジン出力を高めることができる。

以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、第１の実施形態におけるエンジンの冷却装置１０の構成を示す。

１は、ラジエータ（図においてＲ／Ｄ）１２とエンジン１３との間で冷却水を循環させる主回路であり、ラジエータ１２からエンジン１３への冷却水供給路１ａに、サーモスタット（図においてＴ／Ｓ）１４、及びウォータポンプ（図においてＷＰ）１５が、上流側から順に並ぶように直列配置されている。

また、主回路１において、エンジン１３からラジエータ１２に向かう戻し路１ｂから分岐し、ラジエータ１２をバイパスして、下流端が冷却水供給路１ａのウォータポンプ１５上流側に接続されるバイパス通路１ｃが設けられている。このバイパス通路１ｃには、絞り１６が設けられている。

また、主回路１には、車室内空調用のヒータ１７及びオイルクーラ１８が上流側から順に並ぶように直列配置されたヒータ回路２と、主回路１の冷却水の熱を蓄える蓄熱タンク１９及びエンジンの吸気を冷却する吸気クーラ２０が上流側から順に並ぶように直列配置された蓄熱タンク用回路３とが接続されている。

ヒータ回路２は、主回路１の戻し路１ｂから分岐し、ラジエータ１２をバイパスして、下流端が主回路１におけるウォータポンプ１５よりも上流側に接続されている。

蓄熱タンク用回路３は、主回路１の冷却水供給路１ａにおけるサーモスタット１４よりも上流側から分岐し、下流端がヒータ回路２におけるヒータ１７よりも上流側に接続されている。

ヒータ回路２と、蓄熱タンク用回路３とは、電動ポンプ（ポンプ）２１が配置された停止後回路４によって接続されている。

すなわち、停止後回路４は、ヒータ回路２におけるオイルクーラ１８よりも下流側から分岐し、下流端が蓄熱タンク用回路３における蓄熱タンクの上流側に接続されており、電動ポンプ２１は、エンジン１３の停止後に、オイルクーラ１８から直接蓄熱ポンプへ冷却水を強制的に供給可能に設けられている。

また、蓄熱タンク用回路３と停止後回路４とには、この両回路３，４の接続部よりも上流側に各々の水路を開閉する第１開閉弁３ａと第２開閉弁４ａとが配置されている。

また、冷却装置１０には、第１及び第２開閉弁３ａ，４ａの開閉と、電動ポンプ２１の駆動とを制御する電子制御ユニット２２（以下、ＥＣＵ２２）が配置されている。ＥＣＵ２２は、エンジン１３内の冷却水の温度を計測する水温センサ２３に接続され、該水温センサ２３から受信した信号及びエンジン１３のオンオフに基づき、第１及び第２開閉弁３ａ，４ａの開閉と、電動ポンプ２１の駆動とを制御する。

すなわち、エンジンの冷却水温度が第１設定値（例えば９０℃）以上の温間時は、第１開閉弁３ａは開、第２開閉弁４ａは閉、同温度が第１設定値未満のときは、第１開閉弁３ａは開、第２開閉弁４ａは開に制御される。

また、エンジン停止中には、第１開閉弁３ａは閉、第２開閉弁４ａは開に制御される。

電動ポンプ２１は、エンジン停止から所定時間駆動される。

図２は、第１の実施形態において、エンジン停止後における冷却装置１０内の冷却水の流れを示す。

エンジンの停止に伴い、ＥＣＵ２２は、第１開閉弁３ａを閉塞して、第２開閉弁４ａを開放するとともに、電動ポンプ２１をエンジン停止時から所定時間駆動させる。なお、エンジン停止により、ウォータポンプ１５は停止し、サーモスタット１４も高温の冷却水が供給されないため閉となる。

電動ポンプ２１が駆動されることにより、オイルクーラ１８から冷却水が、該停止後回路４へ流入するとともに、該流入した冷却水は、蓄熱タンク１９へ流れる。

オイルクーラ１８内の冷却水通路部は、高温のオイルとの熱交換により、エンジン１３のウォータジャケットよりも温度が高められている。よって、オイルクーラ１８を通過した冷却水は、該冷却水通路部との熱交換によって、エンジン１３のウォータジャケットを通過した冷却水以上に高温になる。そうして、このオイルの熱が利用されて高温となった冷却水が、エンジン１３停止後に、蓄熱タンク１９へ供給されることによって、蓄熱タンク１９内には、高温状態の冷却水が貯留され、その蓄熱量が多くなる。

また、停止後回路４の上流部が、ヒータ回路２のオイルクーラ１８よりも下流部に接続されていることにより、オイルの熱が利用されて高温となった冷却水は、エンジン１３の停止後に、停止後回路４のみを通過して、蓄熱タンク１９に供給される。これにより、該高温の冷却水は、他の回路の通過により冷却されることなく、蓄熱タンク１９へ供給される。

図３は、第１の実施形態の冷間始動時における冷却装置１０内の冷却水の流れを示した模式図である。

まず、蓄熱タンク１９内には、上述のように前にエンジン１３が停止したときに、高温の冷却水が貯留されている。

そうして、冷間始動時（エンジン１３内の冷却水の温度が例えば１５度以下の場合に、エンジン１３が始動された時）、ＥＣＵ２２は、水温センサ２３から受信した信号に基づき、第１開閉弁３ａを閉塞するとともに、第２開閉弁４ａを開放する。なお、ＥＣＵ２２は、この冷間始動時には、電動ポンプ２１を停止させている。また、サーモスタット１４は、冷却水供給路１ａを閉鎖していて、ラジエータ１２とエンジン１３との間の冷却水の循環は停止している。また、エンジン１３の始動により、ウォータポンプ１５が駆動される。

ウォータポンプ１５の駆動により、主回路１では、冷却水が、エンジン１３を通過し、戻し路１ｂからラジエータ１２を迂回するようにバイパス通路１ｃを通過して、ウォータポンプ１５へ流れる。

さらに、エンジン１３から流出して主回路１の戻し路１ｂを通過する冷却水の一部が該ヒータ回路２に流入するとともに、該流入した冷却水は、ヒータ１７とオイルクーラ１８とを通過して、ウォーターポンプ１５へ流れる。

さらに、ヒータ回路２のオイルクーラ１８を通過した冷却水の一部が該停止後回路４に流入するとともに、該流入した冷却水は、蓄熱タンク用回路３へ流れる。

従って、蓄熱タンク用回路３では、まず、上述した前のエンジン停止により蓄熱タンク１９内に高温状態で貯留されていた冷却水が、吸気クーラ２０へ、さらにはヒータ１７へと流れる。

このように、蓄熱タンク１９から高温の冷却水が、吸気クーラ２０へ流れることにより、吸気が加熱されるため、エンジンの燃焼性が高まって、その冷間始動性が向上する。

また、上述のように冷間始動時には、蓄熱タンクから高温の冷却水が、さらにヒータ１７へと流れる。これにより、ヒータ温度が急速に上昇して、暖房の即効性が得られる。

図４は、第１の実施形態の温間時における冷却装置１０内の冷却水の流れを示した模式図である。

温間時（エンジン１３内の水温が例えば９０度以上時）では、ＥＣＵ２２は、水温センサ２３から受信した信号に基づき、第１の開閉弁３ａを開放するとともに、第２の開閉弁４ａを閉塞する。なお、この温間時においても、ＥＣＵ２２は、上記の冷間始動時と同様に、電動ポンプ２１を停止させている。また、サーモスタット１４は、ラジエータ１２とエンジン１３との間に冷却水を循環すべく、冷却水供給路１ａを開放する。

この結果、主回路１では、エンジン１３から流出した冷却水が、戻し路１ｂを通過して、ラジエータ１２へ流れ、さらにラジエータ１２から流出した冷却水が、冷却水供給路１ａを通過して、ウォータポンプ１５へ流れる。

さらに、エンジン１３から流出して主回路１の戻し路１ｂを通過する冷却水の一部が該ヒータ回路２に流入するとともに、該流入した冷却水は、ヒータ１７とオイルクーラ１８とを通過して、ウォーターポンプ１５へ流れる。

さらに、ラジエータ１２から流出して主回路１の冷却水供給路１ａを通過する冷却水の一部が該蓄熱タンク用回路３に流入するとともに、該流入した冷却水は、蓄熱タンク１９を経由して、吸気クーラ２０へ、さらにはヒータ１７へと流れる。

このように温間時では、ラジエータ１２から流出した冷却水が、吸気クーラ２０へ供給される。そのため、温間時に、ラジエータ１２を通過して低温となった冷却水が、吸気クーラ２０へ供給されることになる。これにより、温間時において、吸気温度が低めに安定し、吸気の充填効率が高まる。

以上から明らかなように、本実施形態の冷却装置１０は、冷間始動時に高温の冷却水を吸気クーラ２０とヒータ１７とに供給し、また温間時には低温の冷却水を吸気クーラ２０に供給することが可能に設けられている。これにより、本実施形態の冷却装置１０は、冷間始動時におけるエンジン１３の始動性及び車内暖房の即効性の向上と、温間時におけるエンジン出力の向上という複数の効果を発揮し得るものである。

図５は、第２の実施形態におけるエンジンの冷却装置１１の構成を示した模式図である。

第２の実施形態における冷却装置１１は、第１の実施形態における冷却装置１０と、蓄熱タンク用回路にかかる構成を異にするものであり、それ以外の構成については、第１の実施形態に示したものと同様である。このため以下では、第１の実施形態との相違点を中心に説明し、また第１の実施形態と共通する点については、第１の実施形態と同一の符号を図５に付してその説明を省略する。

第２の実施形態において、蓄熱タンク用回路３Ａには、第１の実施形態で図１〜４に示した吸気クーラ２０は配置されず、蓄熱タンク用回路３Ａの下流端が、エンジン１３のシリンダヘッドウォータージャケットに直接接続されている。

図６は、第２の実施形態において、冷間始動時の冷却装置１１内における冷却水の流れを示した模式図である。

まず、冷間始動時の当初において、第１の実施形態と同様に、蓄熱タンク１９には、前のエンジン停止により、オイルクーラ１８からの高温の冷却水が貯留されている。なお、蓄熱タンク１９に高温の冷却水が貯留する過程は、第１の実施形態と同様である。

そうして、ＥＣＵ２２は、水温センサ２３から受信した信号に基づき、第１開閉弁３ａを閉塞するとともに、第２開閉弁４ａを開放する。なお、ＥＣＵ２２は、第１の実施形態の冷間始動時と同様に、電動ポンプ２１を停止させている。また、サーモスタット１４は、ラジエータ１２とエンジン１３との間の冷却水の循環を停止すべく、冷却水供給路１ａを閉鎖する。また、エンジン１３の始動により、ウォータポンプ１５は駆動を開始する。

この結果、ウォータポンプ１５の駆動に伴う主回路１、ヒータ回路２、及び停止後回路４における冷却水の流れは、図２に示したものと同様になる。

これに対して、蓄熱タンク用回路３Ａでは、蓄熱タンク内に貯留された高温の冷却水が、直接エンジン１３のシリンダヘッドのウォータジャケットに流入する。これにより、冷間始動時において、高温の冷却水がエンジン１３内に直接供給されるため、エンジンのシリンダヘッドの温度が上昇して、エンジンの燃焼安定性が図れ、エンジンの始動性が向上する。

第１の実施形態におけるエンジンの冷却装置の構成を示した模式図である。 第１の実施形態において、エンジン停止後における冷却装置内の冷却水の流れを示した模式図である。 第１の実施形態の冷間始動時における冷却装置内の冷却水の流れを示した模式図である。 第１の実施形態の温間時における冷却装置内の冷却水の流れを示した模式図である。 第２の実施形態におけるエンジンの冷却装置の構成を示した模式図である。 第２の実施形態において、冷間始動時の冷却装置内における冷却水の流れを示した模式図である

符号の説明

１ 主回路
２ ヒータ回路
３，３Ａ 蓄熱タンク用回路
４ 停止後回路
１０，１１ 冷却装置
１２ ラジエータ
１３ エンジン
１７ ヒータ
１８ オイルクーラ
１９ 蓄熱タンク
２０ 吸気クーラ
２１ ポンプ

Claims (4)

1. ラジエータとエンジンとの間で液状の熱媒体を循環させる主回路と、
   前記主回路に接続され、前記主回路の熱媒体の熱を蓄える蓄熱タンクが配置され、該蓄熱タンクからエンジン側に熱媒体を供給する蓄熱タンク用回路と、
   前記熱媒体が供給されるオイルクーラとを備えたエンジンの冷却装置であって、
   エンジン運転中の閉状態からエンジン停止により開となり、該エンジン停止により作動するポンプにより前記オイルクーラから前記蓄熱タンクに熱媒体を強制的に供給する停止後回路を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
2. 前記ラジエータをバイパスするように前記主回路に接続されているとともに、車室内空調用のヒータが配置されたヒータ回路をさらに備え、
   前記蓄熱タンク用回路の下流部は、前記ヒータ回路におけるヒータよりも上流側に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
3. 前記オイルクーラは、前記ヒータ回路における前記ヒータの下流側に配置され、
   前記停止後回路の上流部は、前記ヒータ回路のオイルクーラよりも下流側に接続されることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの冷却装置。
4. 前記蓄熱タンク用回路の上流部は、前記主回路のラジエータからエンジンに至る経路に接続され、
   前記蓄熱タンク用回路の前記蓄熱タンクよりも下流側には、エンジンの吸気を冷却する吸気クーラが配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの冷却装置。
   
   

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