(57)【要約】【課題】排気熱回収器を備えたエンジン冷却装置におけるエンジンの暖機促進効果を向上する。【解決手段】エンジン冷却装置は、エンジン１１の内部を通る第１冷却水回路１２と、エンジン１１の内部を通らない第２冷却水回路１３と、第２冷却水回路１３を流れる冷却水を排気の熱で加熱する排気熱回収器１５と、エンジン１１の暖機未了時には第１冷却水回路１２及び第２冷却水回路１３の双方に冷却水を流し、エンジン１１の暖機完了時には第１冷却水回路１２のみに冷却水を流すように切替弁１６を制御するとともに、暖機未了時には暖機完了時よりもポンプ流量が多くなるようにウォータポンプ１０を制御する制御部１７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】
ウォータポンプが吐出した冷却水を同ウォータポンプに還流させる冷却水回路として、エンジンの内部を通る第１冷却水回路と、同エンジンの内部を通らない第２冷却水回路と、の２つの回路を有しており、
前記第２冷却水回路を流れる冷却水を前記エンジンの排気の熱で加熱する排気熱回収器と、
前記第１冷却水回路及び前記第２冷却水回路のうちの前記第１冷却水回路のみに冷却水を流す第１の状態と、前記第１冷却水回路及び前記第２冷却水回路の双方に冷却水を流す第２の状態とを切り替える切替弁と、
前記エンジンの暖機未了時には前記第２の状態とし、同エンジンの暖機完了時には前記第１の状態とするように前記切替弁を制御するとともに、前記エンジンの暖機未了時には、同エンジンの暖機完了時よりも冷却水の吐出流量が多くなるように前記ウォータポンプを制御する制御部と、
を備えるエンジン冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気熱回収器を備えたエンジン冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却水を排気の熱で加熱する排気熱回収器を備えたエンジン冷却装置として、特許文献１に記載の装置が知られている。同文献に記載のエンジン冷却装置は、排気熱回収器を通って冷却水が循環する冷却水回路と、同冷却水回路に冷却水を循環させるとともに、その循環量を調整可能なウォータポンプと、を備えている。また、同エンジン冷却装置における冷却水回路におけるウォータポンプと排気熱回収器との間の部分は、エンジンを通る第１水路と、エンジンを迂回する第２水路と、に分かれており、両水路の分岐部には、冷却水を流す水路を切り替える電磁弁が設けられている。そして、同エンジン冷却装置では、エンジンの暖機が完了しているときには第１水路を通って冷却水が循環し、エンジンの暖機が未了であるときには第２水路を通って冷却水が循環するように電磁弁を制御している。また、エンジンの暖機未了時には、暖機完了時よりも、冷却水の循環量を少なくなるようにウォータポンプを制御している。なお、このときの冷却水の循環量は、排気熱回収器の冷却水流量が、排気熱の回収効率が最大となる流量となるように制御されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−００７５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、暖機未了時にも一定量の冷却水をエンジンに流さなければならない場合がある。そうした場合にも、暖機促進のため、エンジンに流す冷却水の流量は必要最小限の量とすることが望ましい。
【０００５】
これに対して、上記従来のエンジン冷却装置では、第１水路に冷却水を流すことで、エンジン、排気熱回収器の双方に冷却水を流すことが可能であるが、その場合にも、エンジンの冷却水流量と排気熱回収器の冷却水流量とを個別に調整することはできないようになっている。そのため、エンジンの冷却水流量、排気熱回収器の冷却水流量の双方を最適な流量とすることができず、暖機促進効果の向上効果が限られたものとなってしまう。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、排気熱回収器を備えたエンジン冷却装置におけるエンジンの暖機促進効果を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するエンジン冷却装置は、ウォータポンプが吐出した冷却水を同ウォータポンプに還流させる冷却水回路として、エンジンの内部を通る第１冷却水回路と、同エンジンの内部を通らない第２冷却水回路と、の２つの回路を有している。また、同エンジン冷却装置は、第２冷却水回路を流れる冷却水をエンジンの排気の熱で加熱する排気熱回収器と、第１冷却水回路及び第２冷却水回路のうちの第１冷却水回路のみに冷却水を流す第１の状態と、第１冷却水回路及び第２冷却水回路の双方に冷却水を流す第２の状態とを切り替える切替弁と、を備えている。さらに、同エンジン冷却装置は、エンジンの暖機未了時には第２の状態とし、同エンジンの暖機完了時には第１の状態とするように切替弁を制御するとともに、エンジンの暖機未了時には、同エンジンの暖機完了時よりも冷却水の吐出流量が多くなるようにウォータポンプを制御する制御部を備えている。
【０００８】
上記のように構成されたエンジン冷却装置では、暖機が未了の冷間始動運転時には、暖機運転時よりもウォータポンプの冷却水の吐出流量が多くされるとともに、エンジンの内部を通る第１冷却水回路と、エンジンの内部を通らない第２冷却水回路との双方に冷却水が流れるようになる。このときのウォータポンプが吐出した冷却水は、第１冷却水回路と第２冷却水回路とに分配される。そのため、エンジンの内部を流れる冷却水の流量を抑えて同エンジンのシリンダ壁面等からの冷却水による熱の持ち去りを減らしながらも、排気熱回収器に多量の冷却水を流して排気から回収した熱による冷却水の加熱を促進することが可能となる。したがって、上記エンジン冷却装置によれば、排気熱回収器を備えたエンジン冷却装置におけるエンジンの暖機促進効果を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】エンジン冷却装置の一実施形態の構成を模式的に示す略図。
【図２】同エンジン冷却装置を構成する制御部が実行する暖機促進制御ルーチンのフローチャート。
【図３】同エンジン冷却装置におけるエンジンの始動期間における冷却水温、切替弁の作動状態、及びポンプ流量の推移を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、エンジン冷却装置の一実施形態を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のエンジン冷却装置は、ウォータポンプ１０が吐出した冷却水を同ウォータポンプ１０に還流させる冷却水回路として、エンジン１１の内部を通る第１冷却水回路１２と、エンジン１１の内部を通らない第２冷却水回路１３と、の２つの回路を有している。第２冷却水回路１３には、エンジン１１の排気通路１４を流れる排気の熱で、同第２冷却水回路１３を流れる冷却水を加熱する排気熱回収器１５が設けられている。
【００１１】
なお、本実施形態のエンジン冷却装置には、ウォータポンプ１０として、同ウォータポンプ１０の冷却水の吐出流量（以下、ポンプ流量ＦＰと記載する）を制御可能な電動式のポンプが採用されている。また、ウォータポンプ１０の冷却水吐出側には、切替弁１６が設けられている。
【００１２】
切替弁１６は、ウォータポンプ１０が吐出した冷却水を第１冷却水回路１２に流す第１ポートＰ１と、同冷却水を第２冷却水回路１３に流す第２ポートＰ２との２つの冷却水吐出ポートを備える。そして、切替弁１６は、内蔵する電磁ソレノイドへの印加電圧に応じて、第１ポートＰ１及び第２ポートＰ２のうちの第１ポートＰ１のみが開く第１の状態と、第１ポートＰ１及び第２ポートＰ２の双方が開く第２の状態とを切り替える。切替弁１６が第１の状態となっているときには、第１冷却水回路１２及び第２冷却水回路１３のうちの第１冷却水回路１２のみに冷却水が流れる。また、切替弁１６が第２の状態となっているときには、第１冷却水回路１２及び第２冷却水回路１３の双方に冷却水が流れる。なお、第２の状態となっているときの切替弁１６における第２ポートＰ２の開口面積は、第１ポートＰ１の開口面積よりも大きくなり、第２ポートＰ２から第２冷却水回路１３に流れる冷却水の流量が、第１ポートＰ１から第１冷却水回路１２に流れる冷却水の流量よりも多くなるようになっている。
【００１３】
なお、同図では、第１冷却水回路１２及び第２冷却水回路１３は、ウォータポンプ１０及び切替弁１６の部分以外は互いに独立しているように示されているが、実際には、第１冷却水回路１２及び第２冷却水回路１３における図中の点線で囲まれた部分Ａは、一本の水路を共有する構成となっている。
【００１４】
さらに、本実施形態のエンジン冷却装置は、ウォータポンプ１０及び切替弁１６を制御する制御部１７を備える。制御部１７には、第１冷却水回路１２におけるエンジン１１の冷却水出口付近に設置された水温センサ１８が検出した冷却水の温度（以下、冷却水温ＴＨＷと記載する）が入力されている。そして、制御部１７は、エンジン１１の暖機を促進するための暖機制御を実施する。
【００１５】
図２に、暖機促進制御のために制御部１７が行う暖機促進制御ルーチンのフローチャートを示す。制御部１７は、エンジン１１の運転中に同ルーチンの処理を、既定の制御周期毎に繰り返し実行する。
【００１６】
本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、冷却水温ＴＨＷが既定の暖機完了温度未満であるか否かが判定される。暖機完了温度は、エンジン１１が冷間始動運転から暖機運転に移行したか否かを判定するための判定値であり、制御部１７は、エンジン１１の始動後に冷却水温ＴＨＷが暖機完了水温まで上昇したときをエンジン１１の暖機が完了して暖機運転に移行したときと判定する。
【００１７】
ここで、冷却水温ＴＨＷが暖機完了温度未満であってエンジン１１の暖機が未了である場合には（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ステップＳ１１０に処理が進められる。そして、そのステップＳ１１０において、切替弁１６が、第２ポートＰ２が開かれる上記第２の状態に制御され、さらに続くステップＳ１２０において、ポンプ流量ＦＰが既定の流量ＨＩとなるようにウォータポンプ１０が制御された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。
【００１８】
以下の説明では、第１ポートＰ１から第１冷却水回路１２に流れる冷却水の流量をエンジン流量Ｆｅｎｇと記載し、第２ポートＰ２から第２冷却水回路１３に流れる冷却水の流量を排気熱回収器流量Ｆｈｒと記載する。また、エンジン流量Ｆｅｎｇと排気熱回収器流量Ｆｈｒとの比を、流量分配比と記載する。
【００１９】
エンジン流量Ｆｅｎｇには、水温センサ１８の検出精度の確保や局所沸騰の防止のための最小の流量ＦＡが存在する。また、排気熱回収器流量Ｆｈｒには、排気熱の回収効率が最大となる流量ＦＢが存在する。これに対して、上記流量ＨＩは、これら流量ＦＡ、流量ＦＢの合計となるようにその値が設定されている。また、第２の状態となっているときの切替弁１６における第１ポートＰ１及び第２ポートＰ２のそれぞれの開口面積は、切替弁１６が第２の状態となっているときの上記流量分配比が、上記流量ＦＡと流量ＦＢとの比と等しくなるように設定されている。
【００２０】
これに対して、冷却水温ＴＨＷが暖機完了温度以上であってエンジン１１の暖機が完了している場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、ステップＳ１３０に処理が進められる。そして、そのステップＳ１３０において、切替弁１６が、第２ポートＰ２が閉じられる上記第１の状態に制御され、さらに続くステップＳ１４０において、ポンプ流量ＦＰが既定の流量ＬＯとなるようにウォータポンプ１０が制御された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。なお、流量ＬＯの値には、暖機運転中のエンジン１１の冷却に必要なエンジン流量Ｆｅｎｇの値が設定されており、その値は、上記流量ＨＩの値よりも小さい値となっている。
【００２１】
（作用効果）
以上のように構成された本実施形態のエンジン冷却装置の作用、及び効果について説明する。
【００２２】
図３に、エンジン１１の始動期間におけるエンジン冷却装置の動作態様の一例を示す。時刻ｔ０に、エンジン１１が始動されると、切替弁１６は、第１ポートＰ１及び第２ポートＰ２の双方が開く第１の状態に制御される。また、ポンプ流量ＦＰが流量ＨＩとなるようにウォータポンプ１０が制御される。このときには、エンジン１１の内部を通る第１冷却水回路１２、及び排気熱回収器１５を通る第２冷却水回路１３の双方に冷却水が流れる。
【００２３】
時刻ｔ１に冷却水温ＴＨＷが暖機完了水温に達してエンジン１１が冷間始動運転から暖機運転に移行すると、切替弁１６は、第１ポートＰ１及び第２ポートＰ２のうちの第１ポートＰ１のみが開く第１の状態に制御される。また、このときのウォータポンプ１０は、ポンプ流量ＦＰが流量ＬＯとなるように制御される。このときには、エンジン１１の内部を通る第１冷却水回路１２における冷却水の循環は維持されるが、排気熱回収器１５を通る第２冷却水回路１３における冷却水の循環は停止される。
【００２４】
エンジン１１の暖機を促進するには、冷間始動運転中にエンジン１１の内部を流れる冷却水の流量を可能な限り少なくして、シリンダ壁面等からの冷却水による熱の持ち去りを減らすことが望ましい。一方、排気熱回収器１５での排気熱の回収効率を高めるには、多量の冷却水を排気熱回収器１５に流す必要がある。
【００２５】
これに対して、本実施形態のエンジン冷却装置では、エンジン１１の暖機未了時には第１冷却水回路１２及び第２冷却水回路１３の双方に冷却水を流し、暖機完了時には第１冷却水回路１２のみに冷却水を流すように切替弁１６を制御している。また、暖機未了時には暖機完了時よりもポンプ流量ＦＰが多くなるようにウォータポンプ１０を制御している。そのため、冷間始動運転時に、エンジン１１の内部を流れる冷却水の流量を抑えつつ、排気熱回収器１５に多量の冷却水を流すことが可能となる。したがって、本実施形態のエンジン冷却装置によれば、排気熱回収器１５を備えたエンジン冷却装置におけるエンジン１１の暖機促進効果を向上することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１０…ウォータポンプ、１１…エンジン、１２…第１冷却水回路、１３…第２冷却水回路、１４…排気通路、１５…排気熱回収器、１６…切替弁、１７…制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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