(57)【要約】【課題】暖機の促進を図ることができ、エンジンオイルの炭化を防止できながらも、バッテリーの高寿命化を図ることが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Ｅの冷却液を冷却するラジエータＲと、エンジンＥとラジエータＲとの間で冷却液を循環させる循環路Ｊと、エンジンＥから冷却液を一旦排出して貯留可能な貯留部２と、エンジンＥと貯留部２とを連通する連通流路３と、エンジンＥとラジエータＲとの間で、及び、エンジンＥと貯留部２との間で冷却液を流通させる流通機構２８と、エンジンＥの停止後、予め設定された条件に基づいてエンジンＥ内の冷却液を貯留部２に排出するよう流通機構２８を制御する制御機構２９と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの冷却液を冷却するラジエータと、
前記エンジンと前記ラジエータとの間で前記冷却液を循環させる循環路と、
前記エンジンから前記冷却液を一旦排出して貯留可能な貯留部と、
前記エンジンと前記貯留部とを連通する連通流路と、
前記エンジンと前記ラジエータとの間で、及び、前記エンジンと前記貯留部との間で前記冷却液を流通させる流通機構と、
前記エンジンの停止後、予め設定された条件に基づいて前記エンジン内の冷却液を前記貯留部に排出するよう前記流通機構を制御する制御機構と、を備えたエンジンの冷却装置。
【請求項２】
前記冷却液の温度が所定の閾値を下回ったことを前記条件としてある請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項３】
前記エンジン停止後の時間が所定の閾値を上回ったことを前記条件としてある請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項４】
前記制御機構は、前記エンジンの始動に際して、前記エンジンの内部に前記冷却液が存在しない状態にしておく請求項１〜３の何れか一項に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項５】
前記流通機構は、前記循環路の途中に循環ポンプを設け、前記連通流路の途中に開閉弁を設けると共に、前記エンジンの冷却液出口を前記貯留部の冷却液入口よりも高く配置して構成してある請求項１〜４の何れか一項に記載のエンジンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンとラジエータとの間で冷却液を循環させ、エンジンを冷却するエンジンの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のエンジンの冷却装置として、エンジンのジャケット内の冷却液を冷却するラジエータと、エンジンのジャケットとラジエータとの間で冷却液を循環させる循環路と、当該循環路の途中に設けられた貯留部としての貯留タンク及び流通機構としてのウォーターポンプとを備え、エンジンのジャケットの冷却液出口を貯留タンクの冷却液入口よりも高く配置するものがある。
通常運転時には、ウォーターポンプを駆動させて冷却液を循環させる。エンジンの暖機時、及び、エンジンの停止時には、ウォーターポンプを停止してエンジンのジャケットの冷却液出口と貯留タンクの冷却液入口との高低差によりエンジンのジャケット内の冷却液を貯留タンクに排出するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
つまり、エンジンの暖機時には、エンジンのジャケット内の冷却液を排出しておくので、冷却液の分だけ熱容量を減らして暖機の促進を図ることができる。
【０００３】
しかしながら、特許文献１では、エンジンの停止時にも、エンジンのジャケット内の冷却液を排出しておくので、例えば、山道や高速道路を走行する等、高回転・高負荷の走行をした直後にエンジンを停止するとデッドソーク状態となる。よって、冷却液を排出したエンジンが過剰過熱状態になり、エンジンのシリンダの表面に油膜が健全に形成されなくなったり、エンジンオイルの熱分解によりスラッジが発生する虞がある。
一方、このような問題を解消するものとして、エンジンを停止してから冷却液の温度が所定の閾値を下回るまでの間、ウォーターポンプを駆動させて冷却液を循環させるものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４６０６０６号
【特許文献２】特許第３７３３５５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献２であれば、デッドソーク時のエンジンの過剰過熱を防止できる。しかし、エンジンを停止してから冷却液の温度が所定の閾値を下回るまでの間、ウォーターポンプを駆動させ続けるため、ウォーターポンプを駆動させるバッテリーの電力が消費される。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであって、その目的は、暖機の促進を図ることができ、エンジンの過剰過熱を防止しながらも、エネルギー消費の少ないエンジンの冷却装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のエンジンの冷却装置の第１特徴構成は、エンジンの冷却液を冷却するラジエータと、前記エンジンと前記ラジエータとの間で前記冷却液を循環させる循環路と、前記エンジンから前記冷却液を一旦排出して貯留可能な貯留部と、前記エンジンと前記貯留部とを連通する連通流路と、前記エンジンと前記ラジエータとの間で、及び、前記エンジンと前記貯留部との間で前記冷却液を流通させる流通機構と、前記エンジンの停止後、予め設定された条件に基づいて前記エンジン内の冷却液を前記貯留部に排出するよう前記流通機構を制御する制御機構と、を備えた点にある。
【０００８】
本構成によれば、エンジンが停止してから予め設定された条件に基づいてエンジン内の冷却液を貯留部に排出するまでの間、エンジン内に冷却液を保持し、予め設定された条件に基づいてエンジン内の冷却液を排出できるので、デッドソーク時のエンジンの過剰過熱を防止できる。このため、エンジンのシリンダの表面に健全な油膜を形成できたり、エンジンオイルの熱分解によりスラッジが発生することを防止できる等、エンジンのコンディションを良好に維持できる。しかも、予め設定された条件に基づいてエンジン内の冷却液を排出するよう流通機構を制御するので、エネルギー消費の少ないエンジンの冷却装置を提供できる。
【０００９】
本発明の第２特徴構成は、前記冷却液の温度が所定の閾値を下回ったことを前記条件としてある点にある。
【００１０】
本構成によれば、冷却液の温度が所定の閾値を下回ったときに、つまり、エンジンが冷えたときにエンジン内の冷却液を貯留部に排出するので、デッドソーク時のエンジンの過剰過熱を確実に防止できる。
【００１１】
本発明の第３特徴構成は、前記エンジン停止後の時間が所定の閾値を上回ったことを前記条件としてある点にある。
【００１２】
本構成によれば、エンジン停止後の時間が所定の閾値を上回ったときにエンジン内の冷却液を貯留部に排出するので、エンジン停止後の時間をエンジンが冷えるのに十分な時間としておくことにより、デッドソーク時のエンジンの過剰過熱を確実に防止できる。
【００１３】
本発明の第４特徴構成は、前記制御機構は、前記エンジンの始動に際して、前記エンジンの内部に前記冷却液が存在しない状態にしておく点にある。
【００１４】
本構成によれば、エンジンの始動時にエンジンのジャケット内に冷却液が存在しない状態になっているので、冷却液の分だけ熱容量を減らして暖機の促進を図ることができる。
【００１５】
本発明の第５特徴構成は、前記流通機構は、前記循環路の途中に循環ポンプを設け、前記連通流路の途中に開閉弁を設けると共に、前記エンジンの冷却液出口を前記貯留部の冷却液入口よりも高く配置して構成してある点にある。
【００１６】
本構成によれば、通常運転時には循環ポンプを駆動させてエンジンとラジエータとの間で冷却液を循環させる。エンジン停止時に循環ポンプの駆動を停止すると共に開閉弁を閉じると、エンジン内に冷却液を保持する。予め設定された条件に基づいて開閉弁を開けると、自重によりエンジン内の冷却液を貯留部に排出する。このように、予め設定された条件に基づいて開閉弁を開閉操作するだけで、エンジン内に冷却液を保持したり、エンジン内の冷却液を排出できる。このため、構成の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】冷却装置の構成と運転状態を示す図である。
【図２】冷却装置の構成と運転状態を示す図である。
【図３】冷却装置の構成と運転状態を示す図である。
【図４】冷却装置の構成と運転状態を示す図である。
【図５】冷却装置の構成と運転状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔第１実施形態〕
図１〜図５に示すように、本実施形態に係るエンジンＥの冷却装置は、エンジンＥのジャケット１内の冷却液を冷却するラジエータＲ、エンジンＥのジャケット１とラジエータＲとの間で冷却液を循環させる循環路Ｊ、冷却液を循環させる循環ポンプＰ、エンジンＥから冷却液を一旦排出して貯留可能な貯留部２、エンジンＥと貯留部２とを連通する連通流路３、当該連通流路３の途中に設けられた開閉弁Ｖ１、循環路Ｊのラジエータ側流路４とバイパス流路５との接続部に設けられ、閉鎖時に冷却液をバイパス流路５に循環させ、開放時に冷却液の大部分をラジエータ側流路４に循環させる流路制御弁Ｖ２等を備えている。尚、詳述はしないが、車両の室内の暖房のために冷却液との熱交換を行うヒータコアと該ヒータコアに対して冷却液の循環を許容又は遮断する開閉弁等も備えている。
【００１９】
前記エンジンＥは、内部に図示しないピストン等が収められるシリンダが形成されたシリンダブロック６と、このシリンダの上部を構成するシリンダヘッド７とを備えている。エンジンＥには、冷却液の液温を測定する液温センサ１２が設けられている。ジャケット１は、シリンダブロック６の内部に形成されたブロック用ジャケット１ａと、シリンダヘッド７の内部に形成されたヘッド用ジャケット１ｂとから構成されている。ブロック用ジャケット１ａは、エンジンＥの壁部を冷やし、ヘッド用ジャケット１ｂは、排気弁や点火プラグ（図示しない）を冷やすようにしてある。ブロック用ジャケット１ａの出口６ｂとヘッド用ジャケット１ｂの入口７ａとが第１流路８にて接続されている。第１流路８の途中には、冷却液を利用したオイルクーラ９が設けられている。気液分離器１０は、ヘッド用ジャケット１ｂの出口７ｂに接続する第２流路１１の先端を気液分離タンク１０ａ内に挿入して構成されている。これにより、ヘッド用ジャケット１ｂの出口７ｂから排出される冷却液からエアを分離するようにしてある。気液分離タンク１０ａと系統圧リリーフ用タンク１３とがシリンダエア抜き流路１４にて接続され、ラジエータＲと系統圧リリーフ用タンク１３とがラジエータエア抜き流路１５にて接続されている。これにより、気液分離タンク１０ａ及びラジエータＲ内のエアが系統圧リリーフ用タンク１３に流通するようにしてある。系統圧リリーフ用タンク１３は貯留部２に第３流路１６を介して接続されている。これにより、貯留部２での液面の上下に際してエア抜きの機能を持たせてある。尚、貯留部２に蓄熱又は保温機能を持たせてもよい。
【００２０】
前記循環路Ｊは、ラジエータＲを通過させるラジエータ側流路４、ラジエータＲをバイパスするバイパス流路５、ラジエータ側流路４及びバイパス流路５とジャケット１とを接続するエンジン側流路２１等を備えている。ラジエータ側流路４は、ラジエータＲの入口に接続する第４流路２２と、ラジエータＲの出口に接続する第５流路２３とから構成されている。エンジン側流路２１は、第４流路２２及びバイパス流路５の接続部と気液分離器１０とを接続する第６流路２４と、第５流路２３及びバイパス流路５の接続部とブロック用ジャケット１ａの入口６ａとを接続する第７流路２５とから構成されている。ラジエータ側流路４は、大量の冷却液を効率的に循環させて冷却することを可能にするために、バイパス流路５と比較して大きい通路断面積を有する。ラジエータＲの水路の断面積の合計も、大量の冷却液を効率的に循環させて冷却することを可能にするために、バイパス流路５と比較して大きい通路断面積を有する。
【００２１】
前記第７流路２５のエンジンＥの側には、循環ポンプＰが設けられている。第７流路２５のラジエータＲの側には、冷却液のエンジンＥの側からラジエータＲの側への流通を遮断する逆止弁２６が設けられている。第７流路２５における循環ポンプＰと逆止弁２６との間からは貯留部２の出入口２ａに接続する第８流路２７が設けられている。第８流路２７の途中には、開閉弁Ｖ１が設けられている。これにより、第７流路２５における第８流路２７との接続箇所とブロック用ジャケット１ａの入口６ａとの間、及び、第８流路２７が、エンジンＥと貯留部２とを連通する連通流路３を構成する。又、第７流路２５のエンジンＥの側に設けられた循環ポンプＰ、第８流路２７の途中に設けられた開閉弁Ｖ１等が、エンジンＥとラジエータＲとの間で、及び、エンジンＥと貯留部２との間で冷却液を流通させる流通機構２８を構成する。
【００２２】
前記ブロック用ジャケット１ａの入口６ａ（エンジンＥの冷却液出口）を貯留部２の出入口２ａ（貯留部２の冷却液入口）よりも高く配置してある。これにより、開閉弁Ｖ１を閉じると、ジャケット１内に冷却液を保持する状態にでき、開閉弁Ｖ１を開けると、自重によりジャケット１内の冷却液が貯留タンク２ｂに排出されてジャケット１内に冷却液が存在しない状態にできる。又、貯留部２の出入口２ａを循環ポンプＰよりも高く配置してある。これにより、循環ポンプＰはシリンダブロック６や貯留タンク２ａよりも低い位置に設けられているので、循環ポンプＰは、たえず冷却液に浸かっている。このため、冷却液を良好に循環させることができる。貯留部２は、ジャケット１内の冷却液を貯留可能な貯留タンク２ｂであり、貯留タンク２ｂの容量はジャケット１の容量よりも大きくしてある。
【００２３】
前記循環ポンプＰは、回転数の制御が可能な電動のウォーターポンプである。この循環ポンプＰは、冷却液の液温に応じて連続的に回転数が変化するように制御され、ジャケット１とラジエータＲとの間で循環する冷却液の単位時間当たりの流量を変化させる。これにより、冷却液の液温を適正温度に維持することができる。尚、燃料噴射量、エンジン回転数、エンジン温度、あるいはその組み合わせに応じて回転数が変化するように制御してもよい。又、循環ポンプＰはプロペラ式やベーン式等、種々のポンプが適用可能である。
【００２４】
前記流路制御弁Ｖ２は、冷却液の温度に応じて自動的に開閉するサーモスタット弁である。冷却液の液温が所定温度未満のときには、流路制御弁Ｖ２が閉鎖状態となり、冷却液がバイパス流路５に循環する。冷却液の液温が所定温度以上のときには、流路制御弁Ｖ２が開放状態となり、冷却液の大部分がラジエータ側流路４に循環する。つまり、流路制御弁Ｖ２を閉鎖状態と開放状態とに切り換えることにより、ラジエータＲ及びバイパス流路５を通過させつつエンジンＥのジャケット１に対して冷却液を循環流動可能な第一循環状態と、バイパス流路５のみを通過させつつエンジンＥのジャケット１に対して冷却液を循環流動可能な第二循環状態とに状態変更可能に構成されている。これにより、エンジンＥの暖機時には冷却液がラジエータＲを通過しないので暖機を促進できる一方、エンジンＥの暖機完了時には冷却液の大部分がラジエータＲを通過するので、エンジンＥを冷却できる。尚、冷却液がより多くラジエータ側流路４に循環するように、あるいは、冷却液のすべてがラジエータ側流路４に循環するように、バイパス流路５の途中に制御弁を設けてもよい。
【００２５】
次に、本実施形態に係るエンジンＥの冷却装置の制御構成について説明する。
前記エンジンＥの停止後、予め設定された条件に基づいてエンジンＥ内の冷却液を貯留部２に排出するよう流通機構２８を制御する制御機構２９が設けられている。ちなみに、予め設定された条件としては、冷却液の温度が所定の閾値を下回ったことや、エンジンＥ停止後の時間が所定の閾値を上回ったことなどが挙げられる。この制御機構２９は、本実施形態に係るエンジンＥの冷却装置の各部の動作制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ）であり、液温センサ１２を含む車両の各部に備えられた各種のセンサ等からの情報に基づいて、循環ポンプＰ、開閉弁Ｖ１を含むエンジンＥの冷却装置の各部に対して制御信号を送信し、それらの各部の動作制御を行う。
【００２６】
（暖機運転時）
エンジンＥの始動直後は、エンジンＥの温度が低いので、エンジンオイルの粘性が高く、シリンダブロック６とピストンとのフリクションロスが大きい。又、エンジンＥの温度が低い間は、シリンダブロック６等が最適な設計寸法になっていない。このため、暖機を促進する必要がある。そこで、エンジンＥの始動に際して、エンジンＥの内部に冷却液が存在しない状態にしておく。具体的には、イグニッションキー（図示しない）にてエンジンＥを始動した時や、スマートキー（図示しない）にてドア（図示しない）のロックを解除した時に、循環ポンプＰの停止状態を維持し、開閉弁Ｖ１を開き操作する（図１を参照）。これにより、ジャケット１内の冷却液が貯留タンク２ｂに排出される。このため、冷却液の分だけ熱容量を減らして暖機の促進を図ることができる。
【００２７】
（暖機運転完了時）
エンジンＥの始動時からしばらく経過すると、エンジンＥの壁部の温度が上昇して冷却が必要な状態になる。このとき、循環ポンプＰを駆動させ、開閉弁Ｖ１を開き状態に維持する（図２を参照）。これにより、貯留タンク２ｂ内の冷却液が連通流路３を通過してジャケット１に戻る。冷却液の温度は所定温度以下であり、流路制御弁Ｖ２が閉鎖状態を維持し、冷却液はバイパス流路５に流れる。これにより、エンジンＥとバイパス流路５との間で冷却液が循環し、エンジンＥの冷却を開始する。又、逆止弁２６が冷却液のエンジンＥの側からラジエータＲの側への流通を遮断するので、冷却液がバイパス流路５、第６流路２４を通過して気液分離器１０に流れ込むことはない。
【００２８】
（通常運転時）
循環ポンプＰを駆動させ、開閉弁Ｖ１を開き状態に維持する。冷却液の温度が所定温度以上になると、流路制御弁Ｖ２が閉鎖状態から開放状態になり、冷却液の大部分はラジエータ側流路４に流れる（図３を参照）。これにより、エンジンＥとラジエータＲとの間で冷却液が循環し、エンジンＥが冷却される。ラジエータＲ内のエアは、ラジエータエア抜き流路１５を通過して系統圧リリーフ用タンク１３に排出される。ジャケット１内の冷却液及びエアは、気液分離器１０で冷却液とエアとに分離される。分離された冷却液は、第６流路２４、第４流路２２を通過してラジエータＲに流通する。分離されたエアは、シリンダエア抜き流路１４を通過して系統圧リリーフ用タンク１３に排出される。尚、気液分離器１０がジャケット１とラジエータＲとの間に設けられているので、ジャケット１内のエアがラジエータＲに流通することはない。系統圧リリーフ用タンク１３内のエアは、第３流路１６を通過して貯留タンク２ｂに排出される。このとき、開閉弁Ｖ１が閉じていると系統圧リリーフ用タンク１３内のエアを貯留タンク２ｂに排出できない。したがって、開閉弁Ｖ１の開き状態を維持する。連通流路３を通過する冷却液の流量は暖機運転時に較べて少なくなっている。尚、循環ポンプＰの運転状態を、高速駆動と低速駆動を交互に繰り返す脈動運転状態にしたり、駆動と駆動停止を交互に繰り返す間欠運転状態にしてもよい。このような運転状態にすることで、ジャケット１内のエア抜きを促進することができる。
【００２９】
（エンジン停止時）
循環ポンプＰを停止し、開閉弁Ｖ１を閉じ操作する（図４を参照）。これにより、ジャケット１内に冷却液が滞留する状態になる。このため、デッドソーク時のエンジンの過剰過熱を防止できる。
【００３０】
（エンジン停止後）
エンジンＥ停止後予め設定された条件が満たされたとき、具体的には、冷却液の温度が所定の閾値を下回ったときや、エンジンＥ停止後の時間が所定の閾値を上回ったときには、循環ポンプＰの停止状態を維持し、開閉弁Ｖ１を開き操作する（図５を参照）。これにより、ジャケット１内の冷却液が貯留タンク２ｂに排出されてジャケット１内に冷却液が存在しない状態になる。このため、次回エンジンＥの始動時に暖機を促進できる。
【００３１】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、第８流路２７が第７流路２５における循環ポンプＰと逆止弁２６との間と貯留部２の出入口２ａとを接続する構成を例示したが、このような構成に代えて、第８流路がブロック用ジャケット１ａの入口６ａと貯留部２の出入口２ａとを接続すると共に、第８流路の途中に循環ポンプを設ける構成としてもよい。
【００３２】
（２）エンジンＥの冷却装置は、ガソリン車やディーゼル車等、種々の車両に適応可能である。特に、電動ハイブリッド車の場合には、バッテリーの容量が大きいので、循環ポンプＰを電動式にすることが容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、エンジンの冷却液を冷却するラジエータと、エンジンとラジエータとの間で冷却液を循環させる循環路と、エンジンから冷却液を一旦排出して貯留可能な貯留部とを備える各種のエンジンの冷却装置に適応可能である。
【符号の説明】
【００３４】
２          貯留部
３          連通流路
２８        流通機構
２９        制御機構
Ｅ          エンジン
Ｊ          循環路
Ｐ          循環ポンプ
Ｖ１        開閉弁
Ｒ          ラジエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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