(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用の水冷式エンジンと、
このエンジンと冷却水回収通路により接続されて、その冷却水回収通路を通って前記エンジンより回収された冷却水を貯留して保温する保温容器と、
前記冷却水回収通路に前記エンジンから前記保温容器へ向かって冷却水を流すポンプと、
前記エンジン停止後の冷却水温度を検出する水温検出手段と、
車両走行後に前記エンジンが停止された後、前記水温検出手段の検出値から設定時間当たりの温度上昇量を算出し、その温度上昇量を基に、前記エンジン停止後の冷却水温度が略最高温度に達したか否かを判定する最高温度判定手段と、
この最高温度判定手段で前記冷却水温度が略最高温度に達したと判定された時に前記ポンプを起動させる制御装置とを備えた車両用冷却水温度制御システム。
【請求項２】
前記最高温度判定手段は、前記設定時間当たりの温度上昇量が設定温度上昇量以下となった時に前記冷却水温度が略最高温度に達したと判定することを特徴とする請求項１に記載した車両用冷却水温度制御システム。
【請求項３】
前記エンジン始動時に前記保温容器に保温されている冷却水を前記エンジンへ供給する冷却水供給手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載した車両用冷却水温度制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン停止後の冷却水を保温する保温容器を備えた車両用冷却水温度制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、エンジン停止時にエンジンから保温容器へ冷却水（温水）を回収し、エンジン始動時に保温容器内に保温されていた温水をエンジン内へ戻すことでエンジンの即効暖機を行う暖機システムを提案した（特願平７−８６１１）。この暖機システムでは、エンジンから保温容器へ冷却水を回収する時（または保温容器からエンジンへ冷却水を戻す時）に、保温容器内の空気をエンジン内へ（またはエンジン内の空気を保温容器内へ）送り込むための空気抜き通路が設けられており、エンジンと保温容器との間で冷却水と空気との入れ換えを行うことができるため、効率良く即効暖機を行うことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、先願のシステムに限らず、保温容器に冷却水を貯留して保温するシステムでは、保温容器と言えどもある程度の温度降下は避けられないため、エンジン始動時の暖機効果を高めるためには、より高温の冷却水を保温することが望まれる。しかし、先願のシステムでは、例えばイグニッションスイッチのＯＦＦ信号を検知した時に冷却水の回収が行われるため、必ずしもその時の冷却水温度が最も高いとは言えない。即ち、車両走行後にエンジンを停止した場合は、大なり小なり冷却水温度が上昇する現象（所謂デッドソーク）が生じるため、エンジン停止時（イグニッションスイッチ：ＯＦＦ）の冷却水温度が最も高いとは言えず、先願のシステムではエンジン停止時より高温の冷却水を保温容器に保温することができないという問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、エンジンが停止した後、より高温の冷却水をエンジンから保温容器に回収して保温することのできる車両用冷却水温度制御システムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の構成）
車両用の水冷式エンジンと、このエンジンと冷却水回収通路により接続されて、その冷却水回収通路を通って前記エンジンより回収された冷却水を貯留して保温する保温容器と、前記冷却水回収通路に前記エンジンから前記保温容器へ向かって冷却水を流すポンプと、前記エンジン停止後の冷却水温度を検出する水温検出手段と、車両走行後に前記エンジンが停止された後、前記水温検出手段の検出値から設定時間当たりの温度上昇量を算出し、その温度上昇量を基に、前記エンジン停止後の冷却水温度が略最高温度に達したか否かを判定する最高温度判定手段と、この最高温度判定手段で前記冷却水温度が略最高温度に達したと判定された時に前記ポンプを起動させる制御装置とを備える。
【０００５】
（請求項１の作用および効果）
エンジン停止後の冷却水温度が略最高温度に達した場合にポンプを駆動してエンジンから保温容器へ冷却水を回収することができる。即ち、従来システムと比べて、より高温の冷却水を保温容器に回収して保温することができる。
【０００６】
（請求項２の構成）
請求項１に記載した車両用冷却水温度制御システムにおいて、前記最高温度判定手段は、前記設定時間当たりの温度上昇量が設定温度上昇量以下となった時に前記冷却水温度が略最高温度に達したと判定することを特徴とする。
【０００７】
（請求項２の作用および効果）
エンジン停止後の冷却水温度が略最高温度に達したか否かの判定は、エンジン停止後の冷却水温度の上昇率（設定時間当たりの温度上昇量の変化度合い）によって容易に判定することができる。具体的には、エンジン停止後の冷却水温度の上昇率が大きい時（設定時間当たりの温度上昇量が設定温度上昇量より大きい時）は、まだ冷却水温度が上昇すると言える。そこで、冷却水温度の上昇率が小さくなって設定時間当たりの温度上昇量が設定温度上昇量以下となった時に、エンジン停止後の冷却水温度が略最高温度に達したと判定することができる。
【０００８】
（請求項３の構成）
請求項１または２に記載した車両用冷却水温度制御システムにおいて、
前記エンジン始動時に前記保温容器に保温されている冷却水を前記エンジンへ供給する冷却水供給手段を備えていることを特徴とする。
（請求項３の作用および効果）
エンジン始動時には、従来システムと比べてより高温の冷却水を保温容器からエンジンへ供給して即効暖機を行うことができるため、エンジン始動性が向上する。
【０００９】
【実施例】
次に、本発明の車両用冷却水温度制御システムの実施例を説明する。
図１は車両用冷却水温度制御システムの全体構成図である。
車両用冷却水温度制御システムＳ（以下、本システムＳと言う）は、水冷式エンジン１、このエンジン１を通って冷却水が循環する冷却水回路２、内部に貯留した冷却水を保温する保温容器３、冷却水回路２を通じてエンジン１と保温容器３とを連絡する冷却水通路４と空気抜き通路５、冷却水通路４に介在された電動ポンプ６、および本システムＳを制御する制御装置７（図２参照）等より構成されている。
【００１０】
エンジン１は、シリンダブロックおよびシリンダヘッドの内部に冷却水回路２に通じるウォータジャケット（図示しない）が設けられて、このウォータジャケットを流れる冷却水によって冷却される。
冷却水回路２は、エンジン１により駆動される機械式のメインポンプ８、エンジン１を冷却して加熱された冷却水の熱をクーリングファン（図示しない）の送風を受けて大気に放出するラジエータ９、高温の冷却水を熱源として通過する空気（車室内へ送風される空気）を加熱するヒータコア１０が設けられている。
【００１１】
保温容器３は、内部に所定量（例えば約３リットル）の冷却水を貯留して長時間保温することができる。具体的には、外気温０℃の時に、約８５℃の冷却水を１２時間経過後に約７８℃まで保温できる。
冷却水通路４は、一端が電磁弁１１を介して冷却水回路２のラジエータ９より下流に接続されて、他端が保温容器３内に開口する。但し、この冷却水通路４は、エンジン１から保温容器３へ冷却水を回収するための冷却水回収通路（図中実線矢印で示す通路）と、保温容器３からエンジン１へ冷却水を戻すための冷却水リターン通路（図中破線矢印で示す通路）とを構成し、前記の電磁弁１１と冷却水通路４に介在された２個の電磁弁１２、１３により冷却水回収通路と冷却水リターン通路とが切り替えられる。
【００１２】
空気抜き通路５は、一端が保温容器３内に開口し、他端が冷却水回路２のラジエータ９より上流に接続されて、冷却水通路４を通ってエンジン１から保温容器３へ冷却水を回収する際、および保温容器３からエンジン１へ冷却水を戻す際に、冷却水の流れ方向と逆向きに空気が流れる。つまり、冷却水通路４（冷却水回収通路）を通ってエンジン１から保温容器３へ冷却水を回収する際には、保温容器３内の空気が空気抜き通路５を通ってエンジン１へ送り込まれ、冷却水通路４（冷却水リターン通路）を通って保温容器３からエンジン１へ冷却水を戻す際には、エンジン１内の空気が空気抜き通路５を通って保温容器３へ送り込まれる。また、この空気抜き通路５には、空気抜き通路５を開閉する電磁弁１４が設けられている。
【００１３】
電動ポンプ６は、モータ（図示しない）により回転駆動される遠心式ポンプで、冷却水通路４に冷却水の流れ（図１に矢印で示す）を発生させる。
制御装置７は、下記の運転モード毎に、電動ポンプ６、電磁弁１１〜１４の作動を制御する（図２参照）。
運転モードは、車両走行中におけるエンジン１の負荷状態が低い時の低負荷モード、エンジン１の負荷状態が高い時の中・高負荷モード、エンジン停止後にエンジン１から保温容器３へ冷却水を回収する冷却水回収モード、およびエンジン始動時に保温容器３からエンジン１へ冷却水を戻す冷却水リターンモードが設定されている。
【００１４】
なお、エンジン１の負荷状態は、例えばインテークマニホールド（図示しない）の圧力変化を電圧変化に置き換えて検出するプレッシャセンサ１５（図２参照）の検出信号に基づいて判定することができる。
また、冷却水回収モードは、保温容器３内に回収された冷却水の水位が予め設定された上限水位に達した時点で終了する。一方、冷却水リターンモードは、保温容器３内の水位が予め設定された下限水位まで低下した時点で終了する。冷却水の水位は、水位センサ１６（図２参照）で検知することができる。
【００１５】
ここで、各運転モード毎のメインポンプ８、電動ポンプ６、各電磁弁１１〜１４の作動状態を下記の表１に示す。
【表１】
0003555269.tif 000002
【００１６】
次に、冷却水回収モードと冷却水リターンモードについて説明する。
イ）冷却水回収モード
エンジン停止後、各電磁弁１１〜１４の作動を表１に示すように制御するとともに、電動ポンプ６を作動させてエンジン１内の冷却水を保温容器３内へ回収する。この時、冷却水が保温容器３内へ回収されるに従って保温容器３内の空気が押し出され、空気抜き通路５を通ってエンジン１内（特にシリンダヘッド内のウォータジャケット）へ送り込まれる。これにより、保温容器３内には高温の冷却水が貯留されて、エンジン１内のウォータジャケットは空気通路（空気槽）となっている。
但し、この冷却水回収モードでは、より高温の冷却水を保温容器３に回収させる目的で、エンジン停止後に冷却水温度が上昇する所謂デッドソーク現象（図４参照）における冷却水の最高温度域を判定して、その最高温度域に達した冷却水が回収される（この時の作動は後述する）。
【００１７】
ロ）冷却水リターンモード
エンジン１の始動とともに各電磁弁１１〜１４の作動を表１に示すように制御し、電動ポンプ６を作動させて、保温容器３内に貯留されていた高温の冷却水をエンジン１へ戻す。この時、冷却水がエンジン１内へ戻るのに従ってエンジン１内の空気が押し出され、空気抜き通路５を通って保温容器３内へ送り込まれるため、エンジン１内は高温の冷却水で満たされ、保温容器３内は略空の状態となる。なお、本発明の冷却水供給手段は、冷却水通路４（冷却水リターン通路）と電動ポンプ６から成る。
【００１８】
次に、冷却水回収モードを行う時の作動を図３に示すフローチャートに従って説明する。
まず、エンジン１が運転状態であるか停止状態であるかを判定する。具体的には、イグニッション信号（ＩＧ信号）を検出し（ステップＳ１）、その検出されたＩＧ信号のＯＮ／ＯＦＦ状態を判定する（ステップＳ２）。この判定でＩＧ信号がＯＦＦの場合（判定結果：ＮＯ）、即ちエンジン１が運転状態にある場合は、エンジン冷却のために冷却水を保温容器３へ回収することはできない。従って、電動ポンプ６は停止（ステップＳ８）となり、冷却水の回収は行われない（ステップＳ９）。
【００１９】
ステップＳ２の判定でＩＧ信号がＯＮの場合（判定結果：ＹＥＳ）、即ちエンジン１が停止状態の場合は、冷却水回路２に設けられた水温センサ１７（図１参照）により冷却水温度（水温Ｔｗ）を検出する（ステップＳ３）。
続いて、エンジン停止後の冷却水温度の上昇量を算出する（ステップＳ４）。具体的には、ステップＳ３で検出した水温Ｔｗと１回前に検出した水温Ｔw-1 との温度差（Ｔｗ−Ｔw-1 ）を温度上昇量ΔＴｗ（図４参照）として算出する。なお、図４に示すグラフは、エンジン停止後の冷却水温度の変化を示したものである。
【００２０】
続いて、ステップＳ４で算出された温度上昇量ΔＴｗと予め設定された設定温度上昇量ΔＴとを比較判定する（ステップＳ５・本発明の最高温度判定手段）。この判定でΔＴｗ＞ΔＴの場合（判定結果：ＮＯ）は、「温度上昇量が大きく、まだ水温は上昇する」と判断して、電動ポンプ６を作動させることなく、ステップＳ１へリターンして再度ステップＳ１以下の処理を繰り返す。
一方、ステップＳ５の判定でΔＴｗ≦ΔＴの場合（判定結果：ＹＥＳ）は、「温度上昇量が小さく、この当たりが略最高温度である」と判断し、電動ポンプ６を作動（ステップＳ６）させて冷却水の回収を実行する（ステップＳ７）。
【００２１】
（本実施例の効果）
エンジン停止後の冷却水温度が略最高温度に達した時（ΔＴｗ≦ΔＴ）に電動ポンプ６を駆動してエンジン１から保温容器３へ冷却水を回収することができる。即ち、エンジン１が停止した後、最も高温となった冷却水を保温容器３に回収して保温できる。従って、エンジン始動時には、従来システムと比べてより高温の冷却水を保温容器３からエンジン１へ供給できるため、エンジン始動性が向上する。
また、本システムＳでは、冷却水回収モードにおいてエンジン１内の冷却水と保温容器３内の空気とを入れ換えてエンジン１内のウォータジャケットを空気通路（空気槽）とすることができる。このため、エンジン始動時に保温容器３に貯留されていた高温の冷却水をエンジン１内へ戻した時に、エンジン１の壁温（特に燃焼室の壁温）上昇が早く、且つ壁温が高くなる。従って、エンジン始動とともに瞬時に即効暖機を行うことができるため、燃焼状態が改善されて排気ガスの低減および低燃費化を図ることができる。
【００２２】
（変形例）
本システムＳでは、ラジエータ９へ流れる冷却水流量を電磁弁１１の作動によって制御しているが、冷却水回路２にラジエータ９をバイパスするバイパス水路と、ラジエータ９への水路を開閉するサーモスタットを設けて、このサーモスタットによりラジエータ９へ流れる冷却水流量を制御しても良い。この場合、電磁弁１１を廃止できることは言うまでもない。
本システムＳでは、冷却水通路４に遠心式の電動ポンプ６を設けたが、冷却水回収モード時と冷却水リターンモード時とで逆回転することにより冷却水の流れ方向を反転できるポンプ（例えばギヤポンプ）を用いても良い。この場合、冷却水回収通路と冷却水リターン通路とを共通化して冷却水通路４を簡素化できる。
【００２３】
本システムＳは、保温容器３に貯留された冷却水の熱エネルギを、エンジンオイルの温度制御、自動変速機に用いられる作動油の温度制御、スロットルボディでの凍結防止、吸気温制御等に利用することもできる。
上記実施例では、冷却水回収モードおよび冷却水リターンモードの際に、保温容器３内の水位を水位センサ１６で検知する例を説明したが、冷却水の回収およびリターンに要する時間を予め計測しておき、その所要時間に基づいて各モード毎の作動時間をタイマで設定して行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用冷却水温度制御システムの全体構成図である。
【図２】本実施例の制御系の回路図である。
【図３】冷却水回収モードに係わるフローチャートである。
【図４】エンジン停止後の冷却水温度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１  エンジン
３  保温容器
４  冷却水通路（冷却水回収通路／冷却水供給手段））
６  電動ポンプ（ポンプ／冷却水供給手段）
７  制御装置
１７  水温センサ（水温検出手段）
Ｓ  車両用冷却水温度制御システム
【図１】
0003555269.tif 000003
【図２】
0003555269.tif 000004
【図３】
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【図４】
0003555269.tif 000006