(57)【要約】【課題】機関冷却系内への気体混入に起因する冷却性能の低下を抑えることのできる内燃機関の冷却装置を提供する。【解決手段】この装置は、ウォータジャケットとラジエータとそれらウォータジャケットおよびラジエータの間に冷却水を循環させるための循環通路とを有する機関冷却系の内部に充填された冷却水をウォータポンプの駆動を通じて強制的に循環させる。内部に冷却水が備蓄されたリザーバタンクを備える。このリザーバタンクは備蓄している冷却水を機関冷却系に流出させつつ同機関冷却系内の気体を流入させるためのものである。内燃機関の始動前に、リザーバタンク内の冷却水を機関冷却系内に強制的に導入する（Ｓ１１）。【選択図】図３
2010059880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォータジャケットとラジエータと前記ウォータジャケットおよび前記ラジエータの間に冷却水を循環させるための循環通路とを有する機関冷却系の内部に充填された冷却水をウォータポンプの駆動を通じて強制的に循環させる内燃機関の冷却装置において、
内部に備蓄している冷却水を前記機関冷却系に流出させつつ同機関冷却系内の気体を流入させるリザーバタンクと、
前記内燃機関の始動前に、前記リザーバタンク内の冷却水を機関冷却系内に強制的に導入する強制導入手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の冷却装置において、
前記リザーバタンクは、前記機関冷却系の特定部位に前記気体が到達したときに冷却水を流出させつつ同気体を流入させるものであり、
前記強制導入手段は、前記機関冷却系内における冷却水循環量が増減を繰り返すように同冷却水循環量を変更しつつ、前記ウォータポンプの駆動を通じて冷却水を循環させるものである
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の冷却装置において、
前記ウォータポンプは電動式のものであり、
前記強制導入手段は、前記ウォータポンプを間欠的に駆動するものである
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、
前記機関冷却系は、前記ラジエータを迂回して前記循環通路内の冷却水を前記ウォータジャケット内に戻す迂回通路を更に有する
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の冷却装置において、
前記迂回通路はヒータユニットのヒータコアが途中に設けられてなる
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の内燃機関の冷却装置において、
前記循環通路に設けられて、当接する冷却水の温度が低いときに閉弁されて前記ラジエータへの冷却水の流入を禁止するとともに、前記温度が高いときに開弁されて前記ラジエータへの冷却水の流入を許容するサーモスタット弁と、
前記サーモスタット弁に設けられたジグル弁と、を更に備え、
前記迂回通路は、前記サーモスタット弁を迂回して前記循環通路内の冷却水を前記ウォータジャケット内に戻すように延設されてなり、
前記リザーバタンクは、その内部から流出した冷却水が前記サーモスタット弁を介して前記ウォータポンプに流入するように配設されてなる
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、
当該冷却装置は、動力源として前記内燃機関と電動機とを有するハイブリッド車両に設けられてなる
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、
前記強制導入手段は、前記機関冷却系内への冷却水の強制導入を、前記内燃機関およびその周辺機器に電力を供給するための電気回路に蓄電池が接続される度に一回のみ実行するものである
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォータポンプの作動を通じて機関冷却系の内部に冷却水が循環される内燃機関の冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関の冷却装置は、機関内部に形成されたウォータジャケットや、熱交換器であるラジエータ、それらウォータジャケットおよびラジエータの間を連通する循環通路などによって構成される機関冷却系を備えている（例えば特許文献１参照）。また内燃機関の冷却装置は、機関冷却系の内部に充填されている冷却水を圧送するためのウォータポンプを備えている。そして、ウォータポンプの作動を通じて機関冷却系の内部に冷却水が強制的に循環されて、内燃機関が冷却されるようになっている。
【特許文献１】特開２００７−２１８１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、例えば内燃機関の組み立てや冷却水の交換に際して機関冷却系に冷却水が充填されたときにおいて同機関冷却系の内部に混入した空気を除去する作業（いわゆるエア抜き作業）が十分に行われない場合など、機関冷却系の内部に気体が存在する状態になることがあり、そうした場合にはウォータポンプの圧送能力の低下を招いてしまう。
【０００４】
特に、機関冷却系の内部に多量の気体が存在する状況になると、ウォータポンプの圧送能力が大きく低下するようになるために、機関冷却系内に冷却水を適正に循環させることができなくなり、場合によっては冷却水圧送量の不足による冷却性能の低下によって内燃機関のオーバヒートを招くおそれがある。
【０００５】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関冷却系内への気体混入に起因する冷却性能の低下を抑えることのできる内燃機関の冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、ウォータジャケットとラジエータと前記ウォータジャケットおよび前記ラジエータの間に冷却水を循環させるための循環通路とを有する機関冷却系の内部に充填された冷却水をウォータポンプの駆動を通じて強制的に循環させる内燃機関の冷却装置において、内部に備蓄している冷却水を前記機関冷却系に流出させつつ同機関冷却系内の気体を流入させるリザーバタンクと、前記内燃機関の始動前に、前記リザーバタンク内の冷却水を機関冷却系内に強制的に導入する強制導入手段とを備えることをその要旨とする。
【０００７】
上記構成によれば、内燃機関の始動前においてリザーバタンクから機関冷却系内に冷却水を強制導入させることにより、機関冷却系内の気体をリザーバタンク内に流入させて除去することが可能になる。これにより、機関冷却系内の気体を減少させた上で内燃機関の駆動と冷却水による同内燃機関の冷却とを開始することができるようになり、機関冷却系内への気体混入に起因する冷却性能の低下を抑えることができるようになる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の冷却装置において、前記リザーバタンクは、前記機関冷却系の特定部位に前記気体が到達したときに冷却水を流出させつつ同気体を流入させるものであり、前記強制導入手段は、前記機関冷却系内における冷却水循環量が増減を繰り返すように同冷却水循環量を変更しつつ、前記ウォータポンプの駆動を通じて冷却水を循環させるものであることをその要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、冷却水循環量が多いときには冷却水ともども同冷却水に混入する気体をウォータポンプの吸入口側に移動させるとともに、冷却水循環量が少ないときには上記気体を浮力によって機関冷却系内の鉛直方向上方側に移動させるといったように、上記気体を、ウォータポンプの配設部分に集合させることなく機関冷却系内において流動させることができる。これにより、機関冷却系内の気体をリザーバタンク内に流入させることの可能な特定部位に移動させることができるようになり、同気体を機関冷却系内から除去することができるようになる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の冷却装置において、前記ウォータポンプは電動式のものであり、前記強制導入手段は、前記ウォータポンプを間欠的に駆動するものであることをその要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、ウォータポンプの駆動時においては冷却水に混入する気体を同ウォータポンプの吸入口側に移動させるとともに、ウォータポンプの駆動停止時においては上記気体を浮力によって機関冷却系内の鉛直方向上方側に移動させるといったように、上記気体を機関冷却系内において流動させることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、前記機関冷却系は、前記ラジエータを迂回して前記循環通路内の冷却水を前記ウォータジャケット内に戻す迂回通路を更に有することをその要旨とする。
【００１３】
上記構成では、迂回通路が設けられる分だけ、同通路が設けられない構成と比較して、機関冷却系において冷却水が流通する通路の積算長さが長くなる。そのため機関冷却系内の冷却水に混入する気体の量が多くなり易く、冷却性能の低下を招き易いと云える。
【００１４】
上記構成によれば、そうした冷却装置にあって、機関冷却系への気体混入に起因する冷却性能の低下を抑制することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の冷却装置において、前記迂回通路はヒータユニットのヒータコアが途中に設けられてなることをその要旨とする。
【００１５】
ヒータユニットの熱交換器であるヒータコアは、例えば車室内など、内燃機関から離れた部分に設けられることが多い。そのため、このヒータコアが途中に設けられた迂回通路は長くなり易く、同迂回通路内に混入する気体の総量が多くなり易い。したがって、迂回通路にヒータコアが用いられた上記構成は、機関冷却系内の冷却水に混入する気体の量が多くなり易く、冷却性能の低下を招き易いと云える。
【００１６】
上記構成によれば、そうした冷却装置にあって、機関冷却系への気体混入に起因する冷却性能の低下を抑制することができる。
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の内燃機関の冷却装置において、前記循環通路に設けられて、当接する冷却水の温度が低いときに閉弁されて前記ラジエータへの冷却水の流入を禁止するとともに、前記温度が高いときに開弁されて前記ラジエータへの冷却水の流入を許容するサーモスタット弁と、前記サーモスタット弁に設けられたジグル弁と、を更に備え、前記迂回通路は、前記サーモスタット弁を迂回して前記循環通路内の冷却水を前記ウォータジャケット内に戻すように延設されてなり、前記リザーバタンクは、その内部から流出した冷却水が前記サーモスタット弁を介して前記ウォータポンプに流入するように配設されてなることをその要旨とする。
【００１７】
上記構成では、リザーバタンクから流出した冷却水がサーモスタット弁を介してウォータポンプに流入するため、サーモスタット弁の閉弁時において機関冷却系への冷却水の強制導入が実行された場合に、その導入がサーモスタット弁によって妨げられるおそれがある。この点、上記構成では、サーモスタット弁にジグル弁が設けられている。そして、このジグル弁はサーモスタット弁の冷却水流れ方向上流側の部分と下流側の部分との圧力差が小さいときに開弁されてそれら上流側の部分および下流側の部分を連通する一方、上記圧力差が大きいときに閉弁されて上記上流側の部分および下流側の部分の連通を遮断するといったように機能する。
【００１８】
したがって上記構成によれば、機関冷却系内に冷却水を強制導入する際に、冷却水の温度が低くサーモスタット弁が閉弁されている場合であっても、上記圧力差が小さい状態にしてジグル弁を開弁させることにより、同ジグル弁を介してリザーバタンク内の冷却水を導入することができるようになる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、当該冷却装置は、動力源として前記内燃機関と電動機とを有するハイブリッド車両に設けられてなることをその要旨とする。
【００２０】
通常、上記ハイブリッド車両の走行停止時においては内燃機関の駆動および電動機の駆動が共に停止され、同車両の発進時や低速走行時においては内燃機関の駆動が停止された状態で電動機が駆動され、それ以外の走行状態であるときにおいては内燃機関が駆動される。これに対して、動力源として内燃機関のみが設けられる車両では、その走行に際して内燃機関が常時駆動される。こうしたことから上記ハイブリッド車両は、動力源として内燃機関のみが設けられる車両と比較して、車両が起動されてから内燃機関が始動されるまでの期間が長くなり易く、内燃機関の始動前において機関冷却系内に冷却水を強制導入するための期間を長くとることが可能であると云える。
【００２１】
したがって上記構成によれば、内燃機関の始動前において機関冷却系内に冷却水を長い期間にわたって強制導入することができ、これにより機関冷却系内の気体を十分に減少さ
せることができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、前記強制導入手段は、前記機関冷却系内への冷却水の強制導入を、前記内燃機関およびその周辺機器に電力を供給するための電気回路に蓄電池が接続される度に一回のみ実行するものであることをその要旨とする。
【００２３】
機関冷却系内に冷却水が充填されている装置では、機関冷却系内に冷却水を充填する際に同機関冷却系内への気体混入が生じ易く、その混入量が多くなり易い。機関冷却系内に冷却水を充填する作業は、通常、内燃機関およびその周辺機器に電力を供給する蓄電池を取り外した状態で行われる。このことから、内燃機関およびその周辺機器に電力を供給するための電気回路に蓄電池が接続されたときには、機関冷却系内に冷却水を充填する作業が行われた可能性があり、機関冷却系内における気体の混入量が多くなっている可能性があると云える。
【００２４】
上記構成によれば、機関冷却系内に冷却水を充填する作業が行われた可能性があるときに限って機関冷却系内の気体を減少させるべく冷却水を強制導入することができ、同気体を効率よく減少させて冷却性能の低下を的確に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明にかかる内燃機関の冷却装置を具体化した一実施の形態について説明する。
ここでは先ず、図１を参照して、本実施の形態にかかる内燃機関の冷却装置が適用される車両の概略構成について説明する。
【００２６】
図１に示すように、車両１０は、その動力源として内燃機関１１と電動機１２とが設けられた、いわゆるハイブリッド車両である。内燃機関１１の出力軸および電動機１２の出力軸（共に図示略）は動力分割機構１３を介して車軸１４および駆動輪１５に連結されている。この動力分割機構１３を介して、内燃機関１１の駆動力および電動機１２の駆動力が駆動輪１５に伝達される。
【００２７】
上記内燃機関１１は燃料を燃焼させることによって駆動力を発生させるものであり、同内燃機関１１の発生する駆動力は吸入空気量や燃料噴射量の調節を通じて調節される。また電動機１２は蓄電池１６からの電力供給によって駆動力を発生させるものである。上記電動機１２はインバータ１７を介して蓄電池１６に接続されており、同インバータ１７の作動制御を通じて蓄電池１６から電動機１２への供給電力量が調節されて、同電動機１２の発生する駆動力が調節される。
【００２８】
車両１０にはその運転状態を把握するための各種センサ類が設けられている。具体的には、車両１０の走行速度（車速ＳＰＤ）を検出するための車速センサ２１や、同車両１０の運転および運転停止を切り替えるための運転スイッチ２２が設けられている。また、内燃機関１１の出力軸の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するためのクランクセンサ２３や、機関冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出するための水温センサ２４、外気の温度（外気温ＴＨＡ）を検出するための外気温センサ２５なども設けられている。
【００２９】
また、車両１０にはマイクロコンピュータを備えて構成される電子制御ユニット２０が設けられている。この電子制御ユニット２０は、各種センサの出力信号を取り込むとともにそれら出力信号に基づき同車両１０の運転状態を把握する。そして、その把握した運転状態に応じて、吸入空気量や燃料噴射量の調節制御などといった内燃機関１１の運転制御や、電動機１２（詳しくは、インバータ１７）の運転制御を実行する。
【００３０】
本実施の形態では、車両１０の運転制御が基本的に次のように実行される。すなわち、車両１０の走行停止時においては、内燃機関１１の燃料消費量の低減を図るために同内燃機関１１の駆動が停止されるとともに電動機１２の駆動が停止される。また、車両１０の発進時や低速走行時においては、内燃機関１１の運転効率が低い（燃料消費量に対する駆動力発生量が少ない）ために、内燃機関１１の駆動が停止された状態で電動機１２が駆動される。さらに、発進時や低速走行時以外のときにおいては、内燃機関１１の運転効率が高いために、同内燃機関１１が駆動される。
【００３１】
次に、図２を参照して、内燃機関１１を冷却するための冷却装置について説明する。
図２に示すように、内燃機関１１の内部にはウォータジャケット３１が形成されており、車両１０にはラジエータ３２が設けられている。それらウォータジャケット３１およびラジエータ３２は、循環通路３３，３４を介して連通されている。循環通路３３はウォータジャケット３１からラジエータ３２に冷却水を供給するための通路であり、循環通路３４はラジエータ３２にて冷却された後の冷却水をウォータジャケット３１に戻すための通路である。本実施の形態では、ウォータジャケット３１、ラジエータ３２、循環通路３３，３４、後述する迂回通路３５およびスロットル通路４２によって機関冷却系が構成されている。この機関冷却系の内部には冷却水が充填されている。
【００３２】
上記循環通路３４は電動式のウォータポンプ３６を介してウォータジャケット３１に接続されている。このウォータポンプ３６の駆動を通じて循環通路３４内の冷却水がウォータジャケット３１へと強制的に戻されることにより、機関冷却系内において冷却水が強制的に循環される。
【００３３】
本実施の形態では、ウォータポンプ３６の作動制御に際して、同ウォータポンプ３６に供給される電力が電子制御ユニット２０によってデューティ制御される。具体的には、予め定められたごく短い単位時間においてウォータポンプ３６に電力が供給される時間と同電力が供給されない時間との比（デューティ比）が調節される。このデューティ比が高い比率であるときほど、ウォータポンプ３６への供給電力量が多くなって同ウォータポンプ３６による冷却水の圧送量も多くなる。
【００３４】
通常駆動時（後述する間欠駆動時以外のとき）におけるウォータポンプ３６の作動制御は、次のような考えのもとで実行される。基本的には、機関回転速度ＮＥが高いときほど冷却水の圧送量が多くなるように上記デューティ比が高い比率に設定される。また、機関冷却系内を循環する冷却水の温度（具体的には、冷却水温ＴＨＷ）が低いとき等のように冷却装置に要求される冷却性能が低いときや、外気温ＴＨＡが低いとき等のように外気による冷却水の冷却効果が高いときにおいては、ウォータポンプ３６が無駄に運転されることを抑えるべく上記デューティ比が低い比率に設定される。
【００３５】
上記循環通路３４の途中にはサーモスタット弁３７が設けられている。このサーモスタット弁３７は接触する冷却水の温度に応じて開弁量が変化する弁であり、同サーモスタット弁３７の開閉によって上記ラジエータ３２を通過する冷却水の流量が調節される。サーモスタット弁３７は、基本的に、当接する冷却水の温度が低いときに閉弁されて循環通路３３からラジエータ３２への冷却水の流入を禁止する一方、当接する冷却水の温度が高いときに開弁されて循環通路３３からラジエータ３２への冷却水の流入を許容するといったように機能する。
【００３６】
また、サーモスタット弁３７にはジグル弁３８が設けられている。このジグル弁３８は、冷却水に混入した気体やごく少量の冷却水の通過を許容するものであり、サーモスタット弁３７の冷却水流れ方向上流側（以下、単に「上流側」）の部分と冷却水流れ方向下流側（以下、単に「下流側」）の部分との圧力差が小さいときに開弁される一方、上記圧力差が大きいときに閉弁されるといったように機能する。そして、ジグル弁３８の開弁時にはサーモスタット弁３７における上流側の部分および下流側の部分が連通され、同ジグル弁３８の閉弁時には上記上流側の部分および下流側の部分の連通が遮断される。
【００３７】
本実施の形態にかかる冷却装置には、ラジエータ３２およびサーモスタット弁３７を迂回して各循環通路３３，３４を連通する迂回通路３５が設けられている。この迂回通路３５を通じて、ウォータポンプ３６によって圧送された後にウォータジャケット３１を通過して循環通路３３に排出された冷却水がラジエータ３２およびサーモスタット弁３７を通過することなくウォータジャケット３１内に戻される。
【００３８】
迂回通路３５には、ヒータユニットのヒータコア３９、排気熱回収器４０、およびＥＧＲクーラ４１が設けられている。
ヒータコア３９はその雰囲気（図示しないヒータブロアによって送風される空気）と内部を通過する冷却水との間において熱交換を行わせるための熱交換器であり、同ヒータコア３９によって暖められた空気が車室内に導入されて同車室内が暖められる。本実施の形態では、このヒータコア３９が車室内に設けられている。
【００３９】
排気熱回収器４０は内燃機関１１の排気が有する熱を利用して冷却水を暖めるための熱交換器である。なお迂回通路３５には、排気熱回収器４０を迂回するバイパス通路４３と切替弁４４とが設けられている。この切替弁４４は、冷却水の温度が低いとき（例えば内燃機関１１の冷間始動時）には冷却水が排気熱回収器４０を通過する状態にすることによって内燃機関１１の早期暖機を図るものであり、冷却水の温度が高いとき（例えば内燃機関１１の暖機完了後）には冷却水が排気熱回収器４０を通過することなくバイパス通路４３のみを通過する状態にするものである。本実施の形態では、排気熱回収器４０が車両１０の下部に設けられており、切替弁４４の作動制御が電子制御ユニット２０により実行される。
【００４０】
ＥＧＲクーラ４１は、内部を通過する冷却水と内燃機関１１の排気通路から吸気通路（共に図示略）へと戻される排気（いわゆるＥＧＲガス）との間における熱交換を通じて同ＥＧＲガスを冷却するためのものである。
【００４１】
さらに本実施の形態にかかる冷却装置には、迂回通路３５と同様にラジエータ３２およびサーモスタット弁３７を迂回して各循環通路３３，３４を連通するように延びるスロットル通路４２が設けられている。このスロットル通路４２を通じて、ウォータポンプ３６によって圧送された後にウォータジャケット３１を通過して循環通路３３に排出された冷却水の一部がラジエータ３２およびサーモスタット弁３７を通過することなくウォータジャケット３１内に戻される。スロットル通路４２は、内燃機関１１の吸気通路に設けられたスロットルボディ１８の内部を通過するように延設されており、同スロットル通路４２の内部を通過する冷却水とスロットルボディ１８との間において熱交換を行わせるための通路である。
【００４２】
一方、本実施の形態にかかる冷却装置には、内部に冷却水が備蓄されたリザーバタンク４５が設けられている。このリザーバタンク４５は、流出通路４６を介してラジエータ３２の上流側の部分（具体的には、ラジエータ３２の車両上方側の部分）に連通されるとともに、流入通路４７を介してウォータジャケット３１の車両上方側の部分（具体的には、内燃機関１１のシリンダヘッドに形成された部分）に連通されている。なお、リザーバタンク４５は、内部に備蓄されている冷却水の水面がウォータジャケット３１や、ラジエータ３２、並びに各循環通路３３，３４より鉛直方向上方の位置になるように配設されている。
【００４３】
このリザーバタンク４５は、温度上昇による冷却水の体積膨張分を一時的に貯留する機能の他、冷却水に混入した気体（冷却水の充填に際して機関冷却系内に混入した空気や機関冷却系内において気化した冷却水など）を同リザーバタンク４５内部において冷却水から分離させる機能を有する。冷却水に気体が混入した場合には、同気体がウォータポンプ３６の駆動に伴い移動してウォータジャケット３１の車両上方側の部分（特定部位）に到達すると、該気体が流入通路４７を通じてリザーバタンク４５内に流入し、これに伴ってリザーバタンク４５内の冷却水が流出通路４６を通じて機関冷却系内に流入するようになる。
【００４４】
なお、本実施の形態の冷却装置は、ウォータジャケット３１、ラジエータ３２、各循環通路３３，３４、迂回通路３５、並びにスロットル通路４２により構成される機関冷却系の内部、および同機関冷却系に接続されたリザーバタンク４５、流出通路４６、流入通路４７の内部が密閉されるタイプの装置である。
【００４５】
ここで、冷却水の充填に際して空気が混入する等して機関冷却系の内部に気体が存在する状態になると、ウォータポンプ３６の圧送能力の低下を招くおそれがある。特に、機関冷却系の内部に多量の気体が存在する状況になると、ウォータポンプ３６の圧送能力が大きく低下するようになるために、機関冷却系内に冷却水を適正に循環させることができなくなり、場合によっては内燃機関１１のオーバヒートを招くおそれがある。
【００４６】
また本実施の形態では、機関冷却系に迂回通路３５が設けられているために、迂回通路３５が設けられない装置と比較して、機関冷却系において冷却水が流通する通路の積算長さが長く、機関冷却系内の冷却水に混入する気体の量が多くなり易いと云える。しかも、迂回通路３５にはヒータコア３９や排気熱回収器４０が設けられている。それらヒータコア３９や排気熱回収器４０は、ヒータコア３９が車室内に設けられ、排気熱回収器４０が車両１０の下部に設けられるといったように、内燃機関１１から離れた部分にそれぞれ設けられている。そのため本実施の形態にかかる冷却装置は、ヒータコア３９や排気熱回収器４０が設けられていない装置と比較して迂回通路３５が長くなっており、この点においても迂回通路３５内に混入する気体の総量が多くなり易いと云える。
【００４７】
さらに本実施の形態ではウォータポンプ３６として、回転式のものであって、その回転軸の軸受けの潤滑がウォータポンプ３６の内部を通過する冷却水によって行われるタイプのものが採用されている。そのため、機関冷却系の内部に多量の気体が存在する状況になった場合に、同気体がウォータポンプ３６の内部に吸入されて集まると、軸受けに供給される冷却水が不足してその潤滑が適正に行われなくなり、場合によってはウォータポンプ３６の回転軸が軸受けに焼き付く現象が発生するおそれがある。
【００４８】
こうした実情をふまえて本実施の形態では、運転者によって運転スイッチ２２が操作されて車両１０が起動された後において内燃機関１１の駆動が開始されるより前（始動前）に、ウォータポンプ３６を間欠的に作動させるようにしている。
【００４９】
ここで、機関冷却系内に空気が存在する状態でウォータポンプ３６が連続駆動されると、同ウォータポンプ３６の内部に空気が集まってしまう。
これに対して、本実施の形態のようにウォータポンプ３６を間欠的に駆動すると、ウォータポンプ３６の駆動時には上述した連続駆動時と同様に冷却水に混入した気体が同ウォータポンプ３６の吸入口側に移動するようになるとはいえ、ウォータポンプ３６の駆動停止時には冷却水に混入した気体が浮力によって機関冷却系内を鉛直方向上方に向けて上昇するようになる。そのため、ウォータポンプ３６の駆動時にその内部に吸入された気体は、同ウォータポンプ３６の内部を脱出してウォータジャケット３１内を上昇し、該ウォータジャケット３１の上部、すなわちリザーバタンク４５内に流入させることの可能な前記特定部位に到達するようになる。
【００５０】
このようにウォータポンプ３６を間欠的に駆動することにより、機関冷却系内に混入した気体を、ウォータポンプ３６の配設部分に集合させることなく機関冷却系内において流動させて上記特定部位に移動させることができるようになる。そして、このようにして特定部位に到達した気体は流入通路４７を通じてリザーバタンク４５内に流入するようになり、これに伴い流出通路４６を通じてリザーバタンク４５内から機関冷却系内に冷却水が流出するようになる。
【００５１】
なお、機関冷却系では、サーモスタット弁３７の閉弁時であっても、ウォータポンプ３６の駆動停止時においては同サーモスタット弁３７の上流側と下流側との圧力差が小さくジグル弁３８が開弁されているために、「ラジエータ３２→循環通路３４→ジグル弁３８→ウォータポンプ３６」といった経路で若干量の冷却水の流れが許容される。そのため本実施の形態にかかる冷却装置では、サーモスタット弁３７の閉弁時であっても同サーモスタット弁３７によって妨げられることなく、上記経路などを通じて、リザーバタンク４５から機関冷却系（詳しくは、ラジエータ３２の上部）への冷却水の流出が許容される。
【００５２】
このように本実施の形態では、内燃機関１１の始動前に、リザーバタンク４５内の冷却水が機関冷却系内に強制的に導入されるとともに、機関冷却系内の気体がリザーバタンク４５内に流出して除去されるようになる。これにより、機関冷却系内の気体を減少させた上で内燃機関１１の駆動と冷却水による同内燃機関の冷却とが開始されるようになり、機関冷却系内への気体混入に起因する冷却性能の低下が抑えられるようになる。
【００５３】
また本実施の形態では、機関冷却系において気体が溜まり易い部位に気体排出用の排出弁を設けることなく機関冷却系内の気体混入量を減少させることができ、機関冷却系内の気体混入量を減少させることにより、上述したウォータポンプ３６の回転軸が軸受けに焼き付く現象の発生を抑えることができる。
【００５４】
さらに本実施の形態では、内燃機関１１の始動に先立って機関冷却系内における気体混入量を減少させることができる。そのため、内燃機関１１の始動後に機関冷却系内における気体混入量を減少させる装置と比較して、機関冷却系内における気体混入量を、冷却装置による冷却性能が十分に発揮されるようになる量まで早期に減少させることができる。したがって、内燃機関１１を冷却するためのウォータポンプ３６の駆動が開始されたときにおける機関冷却系内の気体混入量を少なくすることができる。
【００５５】
以下、ウォータポンプ３６の間欠駆動を実行するための処理（間欠駆動処理）について説明する。
図３は間欠駆動処理の具体的な処理手順を示すフローチャートであり、このフローチャートに示す一連の処理は、運転スイッチ２２のオン操作時における所定周期毎の処理として、電子制御ユニット２０により実行される。
【００５６】
同図３に示すように、この処理では先ず、実行条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ１０）。ここでは、以下の各条件が全て満たされることをもって実行条件が成立していると判断される。
・実行フラグがオン操作されていること。この実行フラグは、内燃機関１１およびその周辺機器に電力を供給するための電気回路に蓄電池１６が接続されていない状態から接続された状態になったときに「オン」になるフラグである。
・冷却水温ＴＨＷが所定温度（例えば９０度）以上であること。
【００５７】
実行条件が成立しているときには（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、内燃機関１１の間欠駆動が実行された後（ステップＳ１１）、本処理は一旦終了される。本実施の形態では、ステップＳ１０，Ｓ１１の処理が強制導入手段として機能する。
【００５８】
図４に、ウォータポンプ３６の間欠駆動時におけるデューティ比の推移の一例を示す。
同図４に示すように、ウォータポンプ３６の間欠駆動時においては詳しくは、所定時間（数百ミリ秒〜数秒）おきにウォータポンプ３６の駆動（デューティ比＝所定比率）と駆動停止（デューティ比＝「０」）とが切り替えられる。
【００５９】
このとき機関冷却系内に混入した気体がウォータポンプ３６（図２）の配設部分に集合することなく機関冷却系内において流動し、これによって前記特定部位に到達した気体が流入通路４７を通じてリザーバタンク４５内に流入するようになり、これに伴い流出通路４６を通じてリザーバタンク４５内から機関冷却系内に冷却水が流出するようになる。
【００６０】
こうしたウォータポンプ３６の間欠駆動が開始された後において本処理が繰り返し実行されて、冷却水温ＴＨＷが所定温度以上になると、実行条件が不成立になる（図３のステップＳ１０：ＮＯ）。この場合には、実行フラグがオフ操作されるとともに（ステップＳ１２）、ウォータポンプ３６の間欠駆動が停止されて、前述した通常駆動時におけるウォータポンプ３６の作動制御（通常制御）が実行された後（ステップＳ１３）、本処理は一旦終了される。そして、以後においては実行フラグがオフ操作されている限り、通常制御が実行される。
【００６１】
ここで本実施の形態にかかる冷却装置では、内燃機関１１（図１）の組み立てや冷却水の交換に際して機関冷却系内に冷却水を充填するときに同機関冷却系内への気体混入が生じ易く、その混入量が多くなり易い。そうした冷却水を充填する作業は、通常、内燃機関１１およびその周辺機器に電力を供給するための電気回路と蓄電池１６との接続が解除された状態（具体的には、蓄電池１６の端子から電源ケーブルが取り外された状態）で行われる。そのため、内燃機関１１およびその周辺機器に電力を供給するための電気回路に蓄電池１６が接続されたときには、機関冷却系内に冷却水を充填する作業が行われた可能性があり、機関冷却系内における気体の混入量が多くなっている可能性があると云える。
【００６２】
本実施の形態では、実行フラグがオン操作されていることとの条件が満たされていること、すなわち内燃機関１１およびその周辺機器に電力を供給するための電気回路に蓄電池１６が接続されたことを条件に、ウォータポンプ３６（図３参照）の間欠駆動が一回のみ実行される。そのため、機関冷却系内に冷却水を充填する作業が行われた可能性があるときに限ってウォータポンプ３６の間欠駆動が実行されるようになり、機関冷却系内の気体を効率よく減少させることができる。
【００６３】
また、車両１０はハイブリッド車両であり、その走行停止時や発進時、低速走行時においては内燃機関１１の駆動が停止される。これに対して、動力源として内燃機関のみが設けられる車両では、その走行に際して内燃機関が常時駆動される。そのため車両１０は、動力源として内燃機関のみが設けられる車両と比較して、運転スイッチ２２がオン操作されて車両１０が起動されてから内燃機関１１が始動されるまでの期間が長くなり易く、内燃機関１１の始動前において機関冷却系内に冷却水を強制導入するための期間を長くとることが可能であると云える。したがって本実施の形態によれば、内燃機関１１の始動前において機関冷却系内に冷却水を長い期間にわたって強制導入することができ、これにより機関冷却系内の気体を十分に減少させることができる。
【００６４】
図５に、機関冷却系内に空気を混入させた状態でウォータポンプ３６の間欠駆動を実行した場合における同ウォータポンプ３６の出力軸の回転速度（ポンプ回転速度ＮＰ）の推移の一例を示す。
【００６５】
同図５に示すように、時刻ｔ１において実行条件が成立すると、ウォータポンプ３６の間欠駆動が開始される。
その後の時刻ｔ２において、ポンプ回転速度ＮＰが若干上昇する（時刻ｔ２）。これは、ウォータポンプ３６の駆動によって機関冷却系内の空気の一部が同ウォータポンプ３６の内部に集まり、これに伴ってウォータポンプ３６の負荷が小さくなることによって、ポンプ回転速度ＮＰが上昇したものと考えられる。
【００６６】
そして、この状態でウォータポンプ３６の間欠駆動が継続されると、その後の時刻ｔ３において、ポンプ回転速度ＮＰが時刻ｔ２において上昇する前の速度まで低下するようになる。これは、前述した態様で機関冷却系内の気体がリザーバタンク４５に流入して除去されてウォータポンプ３６内の気体がなくなり、これに伴ってウォータポンプ３６の負荷が大きくなることによって、ポンプ回転速度ＮＰが低下したものと考えられる。
【００６７】
このように本実施の形態にかかる冷却装置では、機関冷却系内に混入した気体をリザーバタンク４５内に流出させて除去することができる。これにより、機関冷却系内の気体を減少させた上で内燃機関１１の駆動と冷却水による同内燃機関１１の冷却とを開始することができ、機関冷却系内への気体混入に起因する冷却性能の低下を抑えることができる。
【００６８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）内燃機関１１の始動前に、リザーバタンク４５から機関冷却系内に冷却水を強制導入させることにより、機関冷却系内の気体をリザーバタンク４５内に流出させて除去することができる。これにより、機関冷却系内の気体を減少させた上で内燃機関１１の駆動と冷却水による同内燃機関１１の冷却とを開始することができ、機関冷却系内への気体混入に起因する冷却性能の低下を抑えることができる。
【００６９】
（２）ウォータポンプ３６を間欠的に駆動することにより、リザーバタンク４５から機関冷却系内に冷却水を強制的に導入するようにした。そのため、ウォータポンプ３６の駆動時においては冷却水ともども同冷却水に混入する気体をウォータポンプ３６の吸入口側に移動させるとともに、ウォータポンプの駆動停止時においては上記気体を浮力によって機関冷却系内の鉛直方向上方側に移動させるといったように、上記気体を、ウォータポンプ３６の配設部分に集合させることなく機関冷却系内において流動させることができる。これにより、機関冷却系内の気体をリザーバタンク４５内に流入させることの可能な特定部位に移動させることができるようになり、同気体を機関冷却系内から除去することができるようになる。
【００７０】
（３）迂回通路３５が設けられる分だけ機関冷却系内の冷却水に混入する気体の量が多くなり易い装置にあって、機関冷却系内の気体を減少させることができ、同機関冷却系内への気体混入に起因する冷却性能の低下を抑制することができる。
【００７１】
（４）迂回通路３５にヒータユニットのヒータコア３９が設けられているために機関冷却系内の冷却水に混入する気体の量が多くなり易い装置にあって、同機関冷却系内の気体を減少させることができ、機関冷却系内への気体混入に起因する冷却性能の低下を抑制することができる。
【００７２】
（５）サーモスタット弁３７の閉弁時であっても、同サーモスタット弁３７によって妨げられることなく、「ラジエータ３２→循環通路３４→ジグル弁３８→ウォータポンプ３６」といった経路などを通じて、リザーバタンク４５から機関冷却系へと冷却水を流出させることができる。
【００７３】
（６）車両１０はハイブリッド車両であるために、動力源として内燃機関のみが設けられる車両と比較して、車両１０が起動されてから内燃機関１１が始動されるまでの期間が長くなり易く、内燃機関１１の始動前において機関冷却系内に冷却水を強制導入するための期間を長くとることができる。そのため、内燃機関１１の始動前において機関冷却系内に冷却水を長い期間にわたって強制導入することができ、これにより機関冷却系内の気体を十分に減少させることができる。
【００７４】
（７）ウォータポンプ３６の間欠駆動を、内燃機関１１およびその周辺機器に電力を供給するための電気回路に蓄電池１６が接続される度に一回のみ実行するようにした。そのため、機関冷却系内に冷却水を充填する作業が行われた可能性があるときに限って機関冷却系内の気体を減少させるべくウォータポンプ３６の間欠駆動を実行することができ、同気体を効率よく減少させて冷却性能の低下を的確に抑えることができる。
【００７５】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・ジグル弁３８が設けられたサーモスタット弁３７に限らず、ごく小さい貫通孔が設けられたサーモスタット弁を採用してもよい。こうした構成によっても、サーモスタット弁３７の閉弁時において「ラジエータ３２→循環通路３４→貫通孔→ウォータポンプ３６」といった経路などを通じて、リザーバタンク４５から機関冷却系へと冷却水を流出させることができる。
【００７６】
・実行条件における「冷却水温ＴＨＷが所定温度以上であること」との条件に代えて、「ウォータポンプ３６の間欠駆動の実行時間が所定時間未満であること」との条件や、「車両１０の起動後の経過時間が所定時間未満であること」との条件、「機関冷却系内の冷却水の圧力が所定圧力未満であること」との条件を設定してもよい。要は、機関冷却系内に気体が混入した場合であっても同気体が十分に減少するようになることを適正に判断することの可能な条件であれば、実行条件における一条件として設定することができる。
【００７７】
・内燃機関１１の始動前におけるウォータポンプ３６の間欠駆動を、車両１０が起動される度に実行するようにしてもよい。
・間欠駆動処理を、運転スイッチ２２のオン操作以後の期間において実行することに限らず、運転スイッチ２２のオン操作以前の期間においても実行するようにしてもよい。こうした構成によれば、例えば運転者がドアを開けるべくキーレスエントリーシステムを操作したタイミングやドアノブに触れたタイミングにおいてウォータポンプ３６の間欠駆動を開始するなど、同間欠駆動を開始するタイミングを早くすることができ、機関冷却系内における気体混入量をより早期に減少させることができる。
【００７８】
・機関冷却系内において冷却水が循環する状態とその循環が停止する状態とを交互に繰り返させるために、ウォータポンプ３６を間欠駆動することに代えて、機関冷却系内における冷却水の循環についての許可および禁止を切り換える切り換え弁を新たに設け、この切り換え弁を間欠的に開弁しつつウォータポンプ３６を連続駆動するようにしてもよい。
【００７９】
・機関冷却系内において比較的多量の冷却水が循環する状態とその循環量がごく少なくなる状態とを交互に繰り返すように、ウォータポンプ３６を駆動して冷却水を循環させるようにしてもよい。要は、機関冷却系内における冷却水循環量が増減を繰り返すように同冷却水循環量を変更しつつ、ウォータポンプ３６の駆動を通じて冷却水を循環させればよい。こうした構成によれば、冷却水循環量が多いときには冷却水ともども同冷却水に混入する気体をウォータポンプ３６の吸入口側に移動させるとともに、冷却水循環量が少ないときには上記気体を浮力によって機関冷却系内の鉛直方向上方側に移動させるといったように、上記気体を、ウォータポンプ３６の配設部分に集合させることなく機関冷却系内において流動させることができる。
【００８０】
・上記実施の形態は、ヒータコア３９や、排気熱回収器４０、ＥＧＲクーラ４１、スロットル通路４２が設けられない冷却装置にも適用することができる。また、迂回通路３５が設けられない冷却装置にも上記実施の形態は適用可能である。
【００８１】
・本発明は、動力源として内燃機関のみが搭載された車両にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明を具体化した一実施の形態が適用される車両の概略構成を示すブロック図。
【図２】同実施の形態にかかる内燃機関の冷却装置の概略構成を示す略図。
【図３】間欠駆動処理の具体的な実行手順を示すフローチャート。
【図４】ウォータポンプの間欠駆動時におけるデューティ比の推移の一例を示すタイムチャート。
【図５】ウォータポンプの間欠駆動時におけるポンプ回転速度の推移の一例を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００８３】
１０…車両、１１…内燃機関、１２…電動機、１３…動力分割機構、１４…車軸、１５…駆動輪、１６…蓄電池、１７…インバータ、１８…スロットルボディ、２０…電子制御ユニット、２１…車速センサ、２２…運転スイッチ、２３…クランクセンサ、２４…水温センサ、２５…外気温センサ、３１…ウォータジャケット、３２…ラジエータ、３３，３４…循環通路、３５…迂回通路、３６…ウォータポンプ、３７…サーモスタット弁、３８…ジグル弁、３９…ヒータコア、４０…排気熱回収器、４１…ＥＧＲクーラ、４２…スロットル通路、４３…バイパス通路、４４…切替弁、４５…リザーバタンク、４６…流出通路、４７…流入通路。
【図１】
2010059880.tif 000003
【図２】
2010059880.tif 000004
【図３】
2010059880.tif 000005
【図４】
2010059880.tif 000006
【図５】
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