(57)【要約】【課題】インタークーラ冷却回路の機能を確保すると共にエンジン冷却回路の性能向上が得られる車両用冷却装置を提供する。【解決手段】エンジン冷却回路１１、インタークーラ冷却回路２１及び熱交換器３０を備え、エンジン冷却水の温度が設定温度未満で電動ポンプ２４を逆転することで、排気熱回収装置２２において加温されたインタークーラ冷却水が熱交換器３０に送られ、熱交換器３０においてエンジン冷却回路１１のエンジン冷却水を加温して暖機を促進する。一方、エンジン冷却水の温度が設定温度以上で、電動ポンプ２４を正回転することで、サブラジエータ２３で冷却されたインタークーラ冷却水が水冷インタークーラ２に送られ、水冷インタークーラ２において吸気を冷却する水冷インタークーラ２の機能が確保できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとラジエータとが管路を介して環状に接続され、ウォータポンプで圧送されたエンジン冷却水が前記エンジンと前記ラジエータの間を循環するように形成されたエンジン冷却回路と、
水冷インタークーラと排気熱回収装置とサブラジエータと電動ウォータポンプとが管路を介して環状に接続され、前記電動ウォータポンプで圧送されたインタークーラ冷却水が循環するように形成されたインタークーラ冷却回路と、
前記水冷インタークーラと排気熱回収装置との間の管路とインタークーラ冷却回路との間で熱交換する熱交換器とを備え、
前記電動ウォータポンプはエンジン運転状態に応じて正逆転切換可能であり、正転では前記水冷インタークーラ、熱交換器、排気熱回収装置、サブラジエータ及び電動ウォータポンプの順にインタークーラ冷却水が循環し、逆転では前記サブラジエータ、排気熱回収装置、熱交換器、水冷インタークーラ及び電動ウォータポンプの順にインタークーラ冷却水が循環すること特徴とする車両用冷却装置。
【請求項２】
前記電動ウォータポンプは、前記エンジン冷却水の温度が所定温度以上で正転し、所定温度未満で逆転することを特徴とする請求項１に記載の車両用冷却装置。
【請求項３】
前記電動ウォータポンプは、前記エンジン冷却水の温度が所定温度以上で正転し、所定温度未満で逆転すると共に、エンジン冷却水の温度が所定値未満であってもアクセル開度が所定値以上で正転しかつアクセル開度が所定値未満で逆転することを特徴とする請求項１に記載の車両用冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用冷却装置に関し、特にエンジンを冷却するエンジン冷却回路と水冷インタークーラを冷却するインタークーラ冷却回路とを備えた車両用冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車載のエンジンを冷却するエンジン冷却回路と、水冷インタークーラを冷却するインタークーラ冷却回路とを備えた車両用冷却装置が知られている。
【０００３】
この種のエンジン冷却回路とインタークーラ冷却回路とを備えた車両用冷却装置の一例として特許文献１がある。
【０００４】
この車両冷却装置の概要を図５に示す車両用冷却装置の回路図を参照して説明する。ラジエータ１１０は一対のラジエータ１１１と１１２に分割され、エンジン１０１とラジエータ１１１を管路１２１、１２２によって接続してエンジン冷却回路を形成する。また、水冷インタークーラ１０２とラジエータ１１２を管路１２３、１２４によって接続してインタークーラ冷却回路を形成する。エンジン１０１にウォータポンプ１０３が接続され、インタークーラ冷却回路に電動ウォータポンプ１０４が設けられる。
【０００５】
エンジン冷却回路の管路１２１とインタークーラ冷却回路の管路１２３を管路１２５で接続し、管路１２５にはバルブ１０６が設けられ、管路１２１と管路１２５との接続点とエンジン１０１との間の管路１２１にバルブ１０７が設けられる。更に、エンジン冷却回路の管路１２２とインタークーラ冷却回路の管路１２４を管路１２６で接続する。
【０００６】
このように管路１２５、１２６によりエンジン冷却回路とインタークーラ冷却回路を接続することで、エンジン負荷に応じてバルブ１０６及び１０７を開閉制御して管路１２５、１２６を流れる冷却水を制御することでエンジン冷却水の一部がラジエータ１１２に導かれ、或いはインタークーラ冷却水の一部がラジエータ１１１に導かれてエンジン冷却水及びインタークーラ冷却水が効率的に冷却できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３３２６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年、より一層の燃費向上が求められており、エンジンを早期に暖機して、エンジンフリクションを低減させることが望まれている。
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に開示の冷却回路では、冷却水温度が低い暖機運転時においては、短時間での暖機促進を行うことができないという問題がある。
【００１０】
かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、インタークーラ冷却回路とエンジン冷却回路との間の熱交換によりインタークーラ冷却回路の機能を確保すると共にエンジン冷却回路の性能向上が得られる車両用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】
【００１１】
上記目的を達成する請求項１に記載の車両用冷却装置は、エンジンとラジエータとが管路を介して環状に接続され、ウォータポンプで圧送されたエンジン冷却水が前記エンジンと前記ラジエータの間を循環するように形成されたエンジン冷却回路と、水冷インタークーラと排気熱回収装置とサブラジエータと電動ウォータポンプとが管路を介して環状に接続され、前記電動ウォータポンプで圧送されたインタークーラ冷却水が循環するように形成されたインタークーラ冷却回路と、前記水冷インタークーラと排気熱回収装置との間の管路とインタークーラ冷却回路との間で熱交換する熱交換器とを備え、前記電動ウォータポンプはエンジン運転状態に応じて正逆転切換可能であり、正転では前記水冷インタークーラ、熱交換器、排気熱回収装置、サブラジエータ及び電動ウォータポンプの順にインタークーラ冷却水が循環し、逆転では前記サブラジエータ、排気熱回収装置、熱交換器、水冷インタークーラ及び電動ウォータポンプの順にインタークーラ冷却水が循環すること特徴とする。
【００１２】
これによると、電動ウォータポンプを逆転することで、電動ウォータポンプによりインタークーラ冷却水がサブラジエータに送られ、更にサブラジエータから排気熱回収装置に送られ、排気熱回収装置において加温されたインタークーラ冷却水が熱交換器に送られ、熱交換器においてエンジン冷却回路を流れるエンジン冷却水を加熱し、エンジン冷回路の暖機促進等の性能向上が得られる。
【００１３】
一方、電動ウォータポンプを正転することで、サブラジエータで冷却されたインタークーラ冷却水が水冷インタークーラに送られ、水冷インタークーラにおいて吸気を冷却した後、熱交換器を経由して排気熱回収装置に送られ、排気熱回収装置で受熱して高温となったインタークーラ冷却水がサブラジエータで冷却されて水冷インタークーラの機能が確保される。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１の車両用冷却装置において、前記電動ウォータポンプは、前記エンジン冷却水の温度が所定温度以上で正転し、所定温度未満で逆転することを特徴とする。
【００１５】
これによると、例えば、冷態始動開始等のエンジン冷却水の温度が所定温度未満のときには、電動ウォータポンプを逆転することで、電動ウォータポンプによりインタークーラ冷却水がサブラジエータ、排気熱回収装置に順に送られ、排気熱回収装置で加温されたインタークーラ冷却水が熱交換器に送られて熱交換器においてエンジン冷却回路のエンジン冷却水を加熱する。これによりエンジン冷却回路のエンジン冷却水の加温が促進されて暖機が促進される。
【００１６】
一方、エンジン冷却水の温度が所定温度以上で、電動ウォータポンプを正転することで、サブラジエータで冷却されたインタークーラ冷却水が水冷インタークーラに送られ、水冷インタークーラにおいて吸気を冷却した後、熱交換器を経由して排気熱回収装置に送られ、排気熱回収装置で高温となったインタークーラ冷却水がサブラジエータで冷却され、水冷インタークーラの機能が確保できる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１の車両用冷却装置において、前記電動ウォータポンプは、前記エンジン冷却水の温度が所定温度以上で正転し、所定温度未満で逆転すると共に、エンジン冷却水の温度が所定温度未満であってもアクセル開度が所定開度以上で正転しかつアクセル開度が所定開度未満で逆転することを特徴とする。
【００１８】
これによると、請求項２に加え、アクセル開度が所定開度以上で運転するような高負荷運転時においては、エンジン冷却水の温度が設定温度未満であっても電動ウォータポンプを正転することで、サブラジエータで冷却されたインタークーラ冷却水で吸気を冷却して運転走行性が確保できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、電動ウォータポンプを逆回転することで、排気熱回収装置において加温されたインタークーラ冷却水が熱交換器に送られ、熱交換器においてエンジン冷却回路におけるエンジン冷却水を加熱する。一方、電動ウォータポンプを正転することで、サブラジエータで冷却されたインタークーラ冷却水が水冷インタークーラに送られ、水冷インタークーラの機能が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用冷却装置の回路図である。
【図２】動作の一例を示す回路図である。
【図３】動作の一例を示す回路図である。
【図４】車両用冷却装置を構成するコントローラでの処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】従来の車両用冷却装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る車両用冷却装置の一実施の形態を、図１乃至図３を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本実施の形態に係る車両用冷却装置の構成を示す回路図であり、エンジン１及び水冷インタークーラ２の冷却水回路図である。
【００２３】
エンジン１を冷却するエンジン冷却回路１１及び水冷インタークーラ２を冷却するインタークーラ冷却回路２１を備え、エンジン冷却回路１１とインタークーラ冷却回路２１との間で熱交換する熱交換器３０を有する。
【００２４】
熱交換器３０は、エンジン冷却回路１１を構成するエンジン熱交換用チューブ３１と、インタークーラ冷却回路２１を構成するインタークーラ熱交換用チューブ３２を備え、エンジン熱交換用チューブ３１を流れるエンジン冷却水とインタークーラ熱交換用チューブ３２を流れるインタークーラ冷却水との温度差を利用して互いに熱交換するものである。
【００２５】
例えば、冷態始動後の暖機運転において、インタークーラ冷却水がエンジン冷却水より温度が高いときには熱交換器３０でインタークーラ冷却水の熱をエンジン冷却水に回収することでエンジン冷却水の温度上昇が促進され、暖機が促進される。
【００２６】
エンジン１と熱交換器３０のエンジン熱交換用チューブ３１の入口３１ａが管路１５を介して接続され、エンジン熱交換用チューブ３１の出口３１ｂとラジエータ１２が管路１６を介して接続され、ラジエータ１２とエンジン１が管路１７を介して接続されてエンジン冷却回路１１が形成される。エンジン１にウォータポンプ１３が連結されている。
【００２７】
ウォータポンプ１３はエンジン１の回転によって駆動され、エンジン冷却水を圧送する。
【００２８】
即ち、ラジエータ１２で冷却されたエンジン冷却水をウォータポンプ１３によってエンジン１に送り、エンジン１で昇温されたエンジン冷却水を熱交換器３０を介してラジエータ１２に循環する。また、エンジン冷却回路１１には、図示を省略するが、エンジン冷却水によって昇温してブロアによって送風するエアコンが設けられる。
【００２９】
水冷インタークーラ２と熱交換器３０のインタークーラ熱交換用チューブ３２の一端３２ａが管路２５を介して接続され、インタークーラ熱交換用チューブ３２の他端３２ｂと排気熱回収装置２２が管路２６を介して接続され、排気熱回収装置２２とサブラジエータ２３とが管路２７を介して接続され、サブラジエータ２３と電動ウォータポンプ２４が管路２８を介して接続され、電動ウォータポンプ２４と水冷インタークーラ２が管路２９を介して接続されてインタークーラ冷却回路２１が形成される。
【００３０】
水冷インタークーラ２は、例えばターボ過給機において加圧されて温度が上昇した吸気をインタークーラ冷却水で冷却して空気密度を引き上げて燃焼室への充填効率を高める。
【００３１】
排気熱回収装置２２は、エンジン１の排気管を流れる排気ガスの熱（排気熱）とインタークーラ冷却水の温度との温度差を利用して熱交換するものである。例えば冷態始動後の暖機運転において、排気ガスはインタークーラ冷却水よりも早期に温度上昇する。そのため、排気熱回収装置２２にて排気熱をインタークーラ冷却水に回収させることでインタークーラ冷却水の温度上昇が促進される。
【００３２】
電動ウォータポンプ２４はエンジン１の運転状態に応じて正逆転切り換え可能であって、コントローラ４０からの制御信号により正逆転駆動される。例えば、電動ウォータポンプ２４が正転では、図２に示すように電動ウォータポンプ２４からインタークーラ冷却水が水冷インタークーラ２、熱交換器３０、排気熱回収装置２２、サブラジエータ２３、電動ウォータポンプ２４の順に圧送されて循環する。一方、電動ポンプ２４が逆転では、図３に示すように電動ウォータポンプ２４からサブラジエータ２３、排気熱回収装置２２、熱交換機３０，水冷インタークーラ２、電動ウォータポンプ２４の順に圧送されて循環する。
【００３３】
この構成を備えたインタークーラ回路２１は、例えば冷態始動後の暖機運転において、電動ウォータポンプ２４を逆転することで、図３に示すように電動ウォータポンプ２４によりインタークーラ冷却水が管路２８を介してサブラジエータ２３に送られ、サブラジエータ２３において冷却された冷却水が管路２７を介して排気熱回収装置２２に送られる。
【００３４】
排気熱回収装置２２において排気熱によって昇温された冷却水が管路２６を介して熱交換器３０に送られ、熱交換器３０においてエンジン熱交換用チューブ３１を流れるエンジン冷却水を昇温する。熱交換器３０でエンジン冷却水を昇温した後、管路２５から水冷インタークーラ２に送り、水冷インタークーラ２で吸気を昇温する。
【００３５】
一方、暖機後等において、電動ウォータポンプ２４が正転することで、図２に示すように、サブラジエータ２３で冷却されたインタークーラ冷却水が管路２８を介して電動ウォータポンプ２４に供給され、電動ウォータポンプ２４から管路２９を介して水冷インタークーラ２に送り、水冷インタークーラ２において吸気を冷却した後、管路２５を介して熱交換器３０に供給され、熱交換器３０を経由して管路２６を介して排気熱回収装置２２に送られ、排気熱回収装置２２で受熱して高温となり、高温の冷却水はサブラジエータ２３で冷却される。
【００３６】
コントローラ４０には、エンジン冷却水温を検知する冷却水温度センサ４１からの信号と、アクセル開度を検知するアクセル開度センサ４２からの信号と、エアコンスイッチ４３からの信号、室内温度センサ４４からの信号等がそれぞれ入力される。コントローラ４０では、エンジン運転状態に応じたこれらの入力信号に基づいて以下のような処理を実行し、電動ウォータポンプ２４に制御信号を出力する。
【００３７】
図４は、コントローラ４０での処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートでは、例えばエンジンスイッチのオンによってスタートする。
【００３８】
エンジンスイッチのオンにより、エンジンが始動して、エンジン冷却回路１１においては、エンジン１の回転によってウォータポンプ１３が駆動され、ラジエータ１２で冷却されたエンジン冷却水をウォータポンプ１３によってエンジン１に送り、エンジン１で昇温されたエンジン冷却水を熱交換器３０を介してラジエータ１２に循環する。
【００３９】
エンジンスイッチのオンでエンジンが始動すると共に、ステップＳ１０１で冷却水温度センサ４１によりエンジン冷却水温を検知する。
【００４０】
ステップＳ１０１でエンジン冷却水温が検知されると、ステップＳ１０２においてエンジン冷却水温が暖機完了判定温度以上か否か、即ち、暖機後のエンジン冷却水温度に達しているか、又は暖機を必要とするエンジン冷却水温であるか判定する。
【００４１】
ステップＳ１０２でＹＥＳと判定、即ちエンジン冷却水が暖機完了判定温度以上と判定したときには、ステップＳ１０３において電動ウォータポンプ２４を正転する。
【００４２】
これにより、インタークーラ回路２１においては、サブラジエータ２３で冷却されたインタークーラ冷却水が電動ウォータポンプ２４によりに管路２９を介して水冷インタークーラ２に送られ、水冷インタークーラ２においてターボ過給機で加圧されて温度が上昇した吸気を冷却する。
【００４３】
水冷インタークーラ２で吸気を冷却して昇温したインタークーラ冷却水は、熱交換器３０を介して排気熱回収装置２２に送られる。ここで、熱交換器３０のエンジン熱交換用チューブ３１を流れるエンジン冷却水とインタークーラ熱交換用チューブ３２を流れるインタークーラ冷却水の温度差が小さく、熱交換機３０における熱交換量が小さく設定される。
【００４４】
排気熱回収装置２２に送られたインタークーラ冷却水は排気熱で加熱、いわゆる受熱して高温となり、高温となったインタークーラ冷却水はサブラジエータで再冷却されて水冷インタークーラ２による吸気冷却が保持され、水冷インタークーラ２の機能が確保できる。
【００４５】
一方、ステップＳ１０２でＮＯのとき、即ちエンジン冷却水が暖機完了判定温度未満であって、暖機を必要とすると判定したときには、ステップＳ１０４においてアクセル開度センサ４２によりアクセル開度を検知する。
【００４６】
次のステップＳ１０５においてアクセル開度が設定開度以上か否か判定する。例えば、アクセル開度が設定開度以上であるときには、高負荷時でターボ過給機による吸気温度が高い状態であると推定される。一方、アクセル開度が小さいときには、低負荷状態と推定される。
【００４７】
ステップＳ１０５においてＹＥＳのときは、ステップＳ１０６において電動ウォータポンプ２４を正転する。これにより、インタークーラ回路２１においては、サブラジエータ２３で冷却されたインタークーラ冷却水が電動ウォータポンプ２４により水冷インタークーラ２に送られ、水冷インタークーラ２においてターボ過給機で加圧されて温度が上昇する吸気をインタークーラ冷却水で冷却して空気密度を高め、燃焼室への充填効率を高めることで運転走行性を確保する。
【００４８】
一方、ステップＳ１０５においてＮＯのときは、ステップＳ１０７においてエアコンスイッチ４２によりエアコンの作動を検知する。ステップＳ１０７においてＮＯ、即ちエアコンが作動していないときには、ステップＳ１０８において、電動ウォータポンプ２４を逆転する。これにより、電動ウォータポンプ２４によりインタークーラ冷却水がサブラジエータ２３に送られ、サブラジエータ２３において冷却された冷却水が排気熱回収装置２２に送られる。排気熱回収装置２２において排気熱によって昇温された冷却水が管路２６を介して熱交換器３０に送られ、熱交換器３０においてエンジン熱交換用チューブ３１を流れるエンジン冷却水を加熱する。さらに、高温のインタークーラ冷却水が管路２５を介して水冷インタークーラ２に送られ、水冷インタークーラ２で吸気を加熱する。
【００４９】
ここで、熱交換器３０のエンジン熱交換用チューブ３１を流れるエンジン冷却水温に対しインタークーラ熱交換用チューブ３２を流れるインタークーラ冷却水温が高く、エンジン冷却水が昇温されエンジン１の暖機が促進される。
【００５０】
ステップＳ１０７でＹＥＳ、即ちエアコンの作動を検知したときには、ステップＳ１０９において室内温度センサ４４により室内温度を検知する。続いてステップＳ１１０においてエアコンの設定温度より室内温度が低いか否か判定する。
【００５１】
ステップＳ１１０においてＹＥＳのとき、即ちエアコンの設定温度より室内温度が低いときはステップＳ１１１において、電動ウォータポンプ２４を逆転する。これにより、インタークーラ冷却水がサブラジエータ２３に送られ、更に、インタークーラ冷却水が排気熱回収装置２２に送られる。排気熱回収装置２２において排気熱によって昇温されたインタークーラ冷却水が管路２６を介して熱交換器３０に送られる。さらに、高温のインタークーラ冷却水が管路２５を介して水冷インタークーラ２に送られ、水冷インタークーラ２で吸気を加熱する。
【００５２】
ここで、熱交換器３０のエンジン熱交換用チューブ３１を流れるエンジン冷却水温に対しインタークーラ熱交換用チューブ３２を流れるインタークーラ冷却水温が高く、エンジン冷却水が加温されエンジン１の暖機が促進される。エンジン冷却水の温度上昇によりエアコンによる室内暖房が促進される。
【００５３】
ステップＳ１１０においてＮＯのとき、即ちエアコンの設定温度に対して室内温度が高いときには、ステップＳ１１２において電動ウォータポンプ２４を正転して暖機促進を停止する。
【００５４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では、エンジン冷却水の温度が設定温度未満であってもアクセル開度が設定開度以上のとき電動ウォータポンプ２４を正転して水冷インタークーラ２の機能を確保したが、排気温センサを設け、排気温が設定温度以上のとき電動ウォータポンプ２４を正転するように構成することもできる。
【符号の説明】
【００５５】
１        エンジン
２        水冷インタークーラ
１１      エンジン冷却回路
１２      ラジエータ
１３      ウォータポンプ
１６、１７      管路
２１      インタークーラ冷却回路
２２      排気熱回収装置
２３      サブラジエータ
２４      電動ウォータポンプ
２５、２６、２７、２８、２９      管路
３０      熱交換器
４０      コントローラ
【図１】
2014118910.tif 000003
【図２】
2014118910.tif 000004
【図３】
2014118910.tif 000005
【図４】
2014118910.tif 000006
【図５】
2014118910.tif 000007