(57)【要約】【課題】エンジン用の冷却水、及び自動変速機用のオイルを適切かつ効率よく暖め、車両の燃費向上に資することが可能なエンジン及び自動変速機の暖気システムの提供を目的とする。【解決手段】暖気システム１０は、冷却水が循環する冷却水循環系統２０、及びオイルが循環するオイル循環系統３０に接続されたヒータ４０と、ヒータ４０の出力制御を行うことが可能な制御装置５０とを有する。制御装置５０は、ヒータ４０から冷却水及びオイルへの熱伝達係数Ａ，Ｂに基づいてヒータ制御定数Ｃを決定する。ヒータ制御定数Ｃは、熱伝達係数Ａ，Ｂが小さいほど大きく設定される。また、ヒータ制御定数Ｃに対する熱伝達係数Ｂの寄与率は、ヒータ制御定数Ｃに対する熱伝達係数Ａの寄与率よりも大きい。【選択図】図１
2014105594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの冷却水及び自動変速機に供給されるオイルを加熱することによりエンジン及び自動変速機を暖気可能な暖気システムであって、
前記冷却水が循環する冷却水循環系統、及び前記オイルが循環するオイル循環系統に接続されたヒータと、
前記ヒータの出力制御を行うことが可能な制御装置とを有し、
前記制御装置が、
前記ヒータから前記冷却水への熱伝達係数Ａと、前記ヒータから前記オイルへの熱伝達係数Ｂに基づいてヒータ制御定数Ｃを決定し、当該ヒータ制御定数Ｃに基づいて出力制御を行うものであり、
前記熱伝達係数Ａ，Ｂが小さいほど、前記ヒータ制御定数Ｃが大きく設定され、前記ヒータにおける発熱量が増大され、
前記ヒータ制御定数Ｃに対する前記熱伝達係数Ｂの寄与率が、前記ヒータ制御定数Ｃに対する前記熱伝達係数Ａの寄与率よりも大きいことを特徴とするエンジン及び自動変速機の暖気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン及び自動変速機に供給される冷却水及びオイルを加熱するためのヒータを備えたエンジン及び自動変速機の暖気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されているような自動変速機用オイルのウオームアップシステムが提供されている。このウオームアップシステムは、エンジンからのエンジン冷却水をラジエータ及びサーモスタットを経てエンジンに戻るように流す第１流路と、ラジエータを迂回してサーモスタットを通過するようにエンジン冷却水を流すことが可能な第２流路と、ラジエータを迂回しつつヒータコアを経てエンジンに戻るようにエンジン冷却水を流すことが可能な第３流路とを有する。また、第３流路には、ヒータコアを迂回し、水冷式オイルクーラを介して第３流路に戻る第４流路が接続されている。オイルクーラには、第４流路に加えて自動変速機に供給されるオイルが流れる流路が接続されており、自動変速機用のオイルを冷却可能とされている。また、水冷式オイルクーラには、電気加温可能な電気発熱体が設けられている。そのため、電機発熱体に通電することにより、エンジン冷却水、及びオイルを加熱することができる。
【０００３】
また、下記特許文献２に開示されているように、多段式自動変速機（ＡＴ）や、無段式自動変速機（ＣＶＴ）を搭載した車両において、ＡＴＦやＣＶＴオイル等のオイルを温めるためのオイルウォーマを搭載したものが提供されている。
【０００４】
上記特許文献１，２に開示されているように、ＡＴＦやＣＶＴオイル等を速やかに適温まで温めてオイルの粘度を低下させ、低温での始動時における抵抗を低下させることにより、燃費の改善に資することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６８５７号公報
【特許文献２】特開２００８−１３８８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上述した特許文献１に開示されているウオームアップシステムにおいては、電機発熱体を内蔵した水冷式オイルクーラにおいてエンジン冷却水及び自動変速機用のオイルを温めることができるものの、電機発熱体の出力制御がエンジン冷却水及び自動変速機用のオイルの熱伝達の差を考慮したものではない。すなわち、冷却水及びオイルの温度上昇の差異について何ら考慮がなされていない。そのため、従来技術のウオームアップシステムは暖気効率が悪い。
【０００７】
また、上記特許文献２のように電気式のヒータ等によらず、オイルウォーマを用いてエンジン冷却水との熱交換により自動変速機用のオイルを温める構成とした場合には、車両が走行状態にあるか、あるいは停止状態にあるかによらず自動変速機用のオイルが成り行きで温度上昇することになる。そのため、特許文献２のようにオイルウォーマを設けるだけでは、自動変速機用のオイルの温度制御を最適化することが困難であるという問題がある。
【０００８】
そこで本発明は、エンジン用の冷却水、及び自動変速機用のオイルを適切かつ効率よく暖め、車両の燃費向上に資することが可能なエンジン及び自動変速機の暖気システムの提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決すべく提供される本発明は、エンジンの冷却水及び自動変速機に供給されるオイルを加熱することによりエンジン及び自動変速機を暖気可能な暖気システムであって、前記冷却水が循環する冷却水循環系統、及び前記オイルが循環するオイル循環系統に接続されたヒータと、前記ヒータの出力制御を行うことが可能な制御装置とを有し、前記制御装置が、前記ヒータから前記冷却水への熱伝達係数Ａと、前記ヒータから前記オイルへの熱伝達係数Ｂに基づいてヒータ制御定数Ｃを決定し、当該ヒータ制御定数Ｃに基づいて出力制御を行うものであり、前記熱伝達係数Ａ，Ｂが小さいほど、前記ヒータ制御定数Ｃが大きく設定され、前記ヒータにおける発熱量が増大され、前記ヒータ制御定数Ｃに対する前記熱伝達係数Ｂの寄与率が、前記ヒータ制御定数Ｃに対する前記熱伝達係数Ａの寄与率よりも大きいことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明のエンジン及び自動変速機の暖気システムにおいては、ヒータから冷却水及びオイルへの熱伝達係数Ａ，Ｂに基づいて決定されたヒータ制御定数Ｃに基づき、ヒータの出力制御が実施される。また、熱伝達係数Ａ，Ｂが小さいほどヒータ制御定数Ｃが大きく設定され、ヒータにおける発熱量が増大するように出力制御がなされる。このように、本発明の暖気システムにおいては、冷却水及びオイルについてそれぞれの熱伝達係数を考慮し、冷却水及びオイルを狙いの温度に調整するために最適な状態となるようにヒータの出力制御を行うことができる。従って、本発明の暖気システムによれば、エンジン及び自動変速機の暖気を効率よく実施することができる。また、本発明の暖気システムによれば、エンジン及び自動変速機の暖気性能が向上するため、車両の燃費についても向上させることができる。
【００１１】
ここで一般的に、エンジンの冷却水は、エンジンの発熱に伴って温度上昇しやすい傾向にある。一方、自動変速機には発熱源となるものが設けられていないため、自動変速機用のオイルについてはエンジン用の冷却水よりも温度上昇しにくい傾向にある。かかる特性を考慮し、本発明のエンジン及び自動変速機の暖気システムにおいては、ヒータ制御定数Ｃに対する熱伝達係数Ｂの寄与率を、ヒータ制御定数Ｃに対する熱伝達係数Ａの寄与率よりも大きくすることとしている。このような条件に則ってヒータ制御定数Ｃを設定することにより、エンジン用の冷却水及び自動変速機用のオイルの昇温特性を考慮しつつ、冷却水及びオイルを適切に加熱し、暖機することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、エンジン用の冷却水、及び自動変速機用のオイルを適切かつ効率よく暖め、車両の燃費向上に資することが可能なエンジン及び自動変速機の暖気システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジン及び自動変速機の暖気システムのシステム構成を示す説明図である。
【図２】図１の暖気システムにおいてヒータ制御定数Ｃの決定に用いられるテーブルの概念を示した概念図である。
【図３】図１の暖気システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】図１の暖気システムの動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係るエンジン及び自動変速機の暖気システム１０について、図面を参照しつつ詳細に説明する。暖気システム１０は、エンジンＥの冷却水、及び自動変速機Ｔに供給されるオイルを加熱することによりエンジンＥ及び自動変速機Ｔを暖気するためのシステムである。暖気システム１０は、概略して図１に示すようなシステム構成を有する。
【００１５】
具体的には、暖気システム１０は、エンジンＥに配管接続された冷却水循環系統２０、及び自動変速機Ｔに配管接続されたオイル循環系統３０の中間にヒータ４０を設け、ヒータ４０の出力制御を制御装置５０によって実施可能としたシステム構成を有する。冷却水循環系統２０は、エンジンＥの冷却に用いられる冷却水が循環する配管系統である。冷却水循環系統２０は、エンジンＥから出た冷却水を、ヒータ４０を経由してエンジンＥに戻る経路で循環させることができる。
【００１６】
自動変速機Ｔは、多段式自動変速機（ＡＴ）、あるいは無段式自動変速機（ＣＶＴ）等の変速機である。自動変速機Ｔには、オイル循環系統３０をなす配管が接続されている。オイル循環系統３０は、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｆｌｕｉｄ）やＣＶＴＦ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｆｌｕｉｄ）等のオイルをヒータ４０を経由する経路で循環させるための配管系統である。
【００１７】
ヒータ４０は、通電により発熱するものであり、後に詳述する制御装置５０に対して電気的に接続されている。また、ヒータ４０は、上述した冷却水循環系統２０、及びオイル循環系統３０の中途に配管接続されており、エンジンＥの冷却水、及び自動変速機Ｔ用のオイルを加熱することができる。
【００１８】
制御装置５０は、ヒータ４０の出力制御を実施するためのものである。制御装置５０は、ヒータ制御定数Ｃに基づいてヒータ４０の出力制御を実施し、冷却水の水温や自動変速機Ｔ用のオイルの油温が所定値以下の時に発熱するようにヒータ４０の動作制御を行う。制御装置５０は、ヒータ制御定数Ｃが大きいほどヒータ４０の出力が増大するように出力制御を実施する。
【００１９】
ここで、制御装置５０による出力制御の基準となるヒータ制御定数Ｃは、ヒータから冷却水への熱伝達係数Ａと、ヒータからオイルへの熱伝達係数Ｂに基づいて決定される定数である。また、ヒータ制御定数Ｃは、ヒータ４０における接触表面積（伝熱面積）、冷却水循環系統２０及びオイル循環系統３０を通過する冷却水及びオイルの流速、熱伝導率等を考慮して決定される。ヒータ制御定数Ｃの決定基準となる冷却水の流速は、冷却水循環系統２０に流量センサ等を設けて検知することも可能であるが、本実施形態ではエンジンＥ回転数等に基づいて導出される。また、オイルの流速についても、オイル循環系統３０に流量センサ等を設けて検知することも可能であるが、本実施形態ではオイルを圧送するためのポンプ（図示せず）の仕事量や、タービン（図示せず）の回転数等に基づいて導出される。
【００２０】
ヒータ制御定数Ｃは、予め規定された所定の計算式に基づいて導出するようにしても良いが、本実施形態では図２に示すように冷却水及び自動変速機Ｔ用のオイルの温度との関係でマッピングしたヒータ制御定数用Ｃのマップが用いられる。ヒータ制御定数Ｃ用のマップは、車両停止状態、走行状態、ロックアップ有無等に応じて複数のマップが準備されることが好ましい。
【００２１】
図２に示したマップにおいては、ヒータ４０から冷却水への熱伝達係数Ａ、及びヒータ４０からオイルへの熱伝達係数Ｂが小さいほど、ヒータ制御定数Ｃが大きくなるようにヒータ制御定数Ｃが規定されている。すなわち、図２に示すマップにおいては、左上の領域におけるヒータ制御定数Ｃの方が、右下の領域におけるヒータ制御定数Ｃの方よりも大きくなるように設定されている。
【００２２】
また、ヒータ制御定数Ｃの数値決定において、ヒータからオイルへの熱伝達係数Ｂの寄与率は、ヒータから冷却水への熱伝達係数Ａの寄与率よりも大きい。これは、以下のような理由による。すなわち、エンジンＥの冷却水は、エンジンＥの発熱に伴って温度上昇しやすい傾向にある。これに対して、自動変速機Ｔには発熱源となるものが設けられておらず、オイルについてはエンジンＥ用の冷却水よりも温度上昇しにくい傾向にある。エンジンＥ用の冷却水及び自動変速機Ｔ用のオイルについてのこのような昇温特性を考慮し、ヒータ制御定数Ｃに対する熱伝達係数Ｂの寄与率を、ヒータ制御定数Ｃに対する熱伝達係数Ａの寄与率よりも大きくしている。これにより、エンジンＥ用の冷却水よりも温度上昇しにくい自動変速機Ｔ用のオイルについても、冷却水と同様に温度上昇させることが可能となる。
【００２３】
続いて、制御装置５０により実施されるヒータ４０の出力制御方法について、図３に示したフローチャート及び図４に示したタイミングチャートを参照しつつ詳細に説明する。制御装置５０による出力制御は、先ずステップ１においてヒータ４０についての制御を許可するフラグ（以下、「制御許可フラグ」とも称す）がオン状態になっているか否かが確認することにより開始される。制御許可フラグは、例えば車両の始動時のように冷却水の水温、及び自動変速機Ｔ用のオイルの油温が所定温度以下である場合にオン状態になる。
【００２４】
ステップ１において制御許可フラグがオン状態であることが確認された場合には、制御フローがステップ２に進行する。ステップ２においては、熱伝達係数Ａ，Ｂに基づき、ヒータ制御定数Ｃが設定される。その後、制御フローがステップ３に進むと、ステップ２において設定されたヒータ制御定数Ｃに基づき、ヒータ４０への出力制御がなされる。これによりヒータ４０が作動し、冷却水循環系統２０を流れる冷却水、及びオイル循環系統３０を流れるオイルが暖められる。
【００２５】
ステップ３においてヒータ４０が作動すると、図４に示すようにエンジンＥ用の冷却水の温度、及び自動変速機Ｔ用のオイルの温度が同様の昇温速度で上昇する。また、エンジンＥ用のオイルの温度についても同様に昇温する。
【００２６】
ステップ３においてヒータ４０の出力制御が開始されると、制御フローがステップ４に進められ、制御許可フラグが引き続きオン状態であるか否かが確認される。ここで制御許可フラグがオン状態である場合、すなわち冷却水及びオイルの温度が所定温度以下である場合には、制御フローがステップ２に戻され、引き続きヒータ４０による加熱が継続される。一方、冷却水及びオイルの温度が所定温度を越え、エンジンＥ及び自動変速機Ｔの暖気が完了した状態になると、一連の制御フローが完了する。
【００２７】
上述したように本実施形態の暖気システム１０においては、ヒータ４０から冷却水及びオイルへの熱伝達係数Ａ，Ｂに基づいて決定されたヒータ制御定数Ｃに基づき、ヒータ４０の出力制御が実施される。また、熱伝達係数Ａ，Ｂが小さいほどヒータ制御定数Ｃが大きく設定され、ヒータ４０における発熱量が増大するように出力制御がなされる。このように、暖気システム１０においては、熱伝達係数Ａ，Ｂを考慮しつつヒータ４０の出力制御を行うため、冷却水及びオイルを確実に狙いの温度に調整することができる。従って、暖気システム１０によれば、エンジンＥ及び自動変速機Ｔの暖気を効率良く実施し、車両の燃費向上に資することが可能となる。
【００２８】
また、上述した暖気システム１０においては、自動変速機Ｔ用のオイルがエンジンＥの冷却水よりも温度上昇しにくい傾向にあるという特性を考慮し、ヒータ制御定数Ｃに対する熱伝達係数Ｂの寄与率を、ヒータ制御定数Ｃに対する熱伝達係数Ａの寄与率よりも大きく設定している。このような条件を設けることにより、冷却水及びオイルを適切に加熱し、暖機することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のエンジン及び自動変速機の暖気システムは、エンジン及び自動変速機の暖気用として冷却水及びＡＴＦやＣＶＴオイル等のオイルを加熱するためのヒータを備えた車両全般において好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  暖気システム
２０  冷却水循環系統
３０  オイル循環系統
４０  ヒータ
５０  制御装置
Ｅ  エンジン
Ｔ  自動変速機
Ａ，Ｂ  熱伝達係数
Ｃ  ヒータ制御定数
【図１】
2014105594.tif 000003
【図２】
2014105594.tif 000004
【図３】
2014105594.tif 000005
【図４】
2014105594.tif 000006