(57)【要約】【課題】冷間始動時の暖気促進と、冷却水の温度が高温となった場合の冷却能力の向上と、を両立させることができるエンジン冷却構造を提供する。【解決手段】シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３と、ラジエータ３０との間に配置され、冷却水の温度が冷間始動温度以上である場合には第１流路Ｐ１を開いて第２流路Ｐ２を閉じ、冷却水の温度が冷間始動温度より低い場合には、第１流路Ｐ１を閉じて第２流路Ｐ２を開くサーモスタット１６と、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３の冷却水の出口に接続されたヒータ２０と、第２流路Ｐ２と第３流路Ｐ３と、が合流した第４流路Ｐ４の途中に設けられたバルブ１９と、冷却水の温度が冷間始動温度以下である場合と、冷間始動温度より高い過熱運転温度より高い場合と、において、バルブ１９を閉じる制御を行うＥＣＵ４０と、を有する。【選択図】図５
2019035372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの冷却構造であって、
冷却水ポンプ、
シリンダブロックおよびシリンダヘッドとラジエータとの間に配置され、冷却水の温度が冷間始動温度以上である場合には前記ラジエータに接続された第１流路を開いて前記冷却水ポンプに接続された第２流路を閉じ、前記冷却水の温度が前記冷間始動温度より低い場合には、前記第１流路を閉じて前記第２流路を開くサーモスタット、
前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドの前記冷却水の出口に接続されたヒータ、
前記ヒータと前記冷却水ポンプとの間の流路である第３流路が前記第２流路と合流した第４流路の途中に設けられたバルブ、および、
前記冷却水の温度が前記冷間始動温度以下である場合と、前記冷却水の温度が前記冷間始動温度より高い過熱運転温度より高い場合と、において、前記冷却水の温度が前記冷間始動温度より高く前記過熱運転温度以下である場合と比較して、前記バルブを通過する前記冷却水の流量を減少させる制御を、前記バルブに対して行う制御部、
を有するエンジン冷却構造。
【請求項２】
前記バルブはオンオフバルブであって、
前記制御部は、前記冷却水の温度が前記冷間始動温度以下である場合と、前記冷間始動温度より高い過熱運転温度より高い場合と、において、前記バルブを閉じる制御を行う、
請求項１に記載のエンジン冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、エンジン冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されたエンジンを冷却するエンジン冷却構造として、例えばラジエータ、エンジン本体（シリンダブロック、シリンダヘッド等）、ＥＧＲクーラ等を通る冷却回路に、ウォータポンプを用いて冷却水を循環させる構造が例えば特許文献１に開示されている。また、特許文献１には、冷却水の温度が所定温度以下ではエンジン本体からラジエータへの流路を断絶し、ウォータポンプへの流路を開くサーモスタットを設ける構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−５２４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サーモスタットを有するエンジン冷却構造は、冷却水の温度に基づいて、異なる動作を行う。具体的には、例えばエンジンの温度が大気温付近の低温まで低下した状態から始動するとき（以下、冷間始動時）には、エンジンの暖気を促進するため、サーモスタットはエンジン本体からラジエータへの流路を断絶し、ウォータポンプへの流路を開く。また、冷却水が高温になった場合には、サーモスタットは、エンジン本体からラジエータへの流路を開いて、ラジエータによる冷却水の冷却を行う。
【０００５】
このようなエンジン冷却構造において、冷間始動時の暖気時間をより短くしたいという要望がある。また、例えば冷却水の沸点近くまで冷却水が高温になった場合には、オーバーヒートを防止するため、エンジン冷却構造の冷却能力をより強化したい、という要望がある。
【０００６】
本開示の目的は、冷間始動時の暖気促進と、冷却水が高温となった場合の冷却能力の向上と、を両立させることができるエンジン冷却構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のエンジン冷却構造は、エンジンの冷却構造であって、冷却水ポンプ、シリンダブロックおよびシリンダヘッドとラジエータとの間に配置され、冷却水の温度が冷間始動温度以上である場合には前記ラジエータに接続された第１流路を開いて前記冷却水ポンプに接続された第２流路を閉じ、前記冷却水の温度が前記冷間始動温度より低い場合には、前記第１流路を閉じて前記第２流路を開くサーモスタット、前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドの前記冷却水の出口に接続されたヒータ、前記ヒータと前記冷却水ポンプとの間の流路である第３流路が前記第２流路と合流した第４流路の途中に設けられたバルブ、および、前記冷却水の温度が前記冷間始動温度以下である場合と、前記冷却水の温度が前記冷間始動温度より高い過熱運転温度より高い場合と、において、前記冷却水の温度が前記冷間始動温度より高く前記過熱運転温度以下である場合と比較して、前記バルブを通過する前記冷却水の流量を減少させる制御を、前記バルブに対して行う制御部、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、冷間始動時の暖気促進と、冷却水が高温となった場合の冷却能力の向上と、を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示のエンジン冷却構造の構成を示す図
【図２】冷間始動時におけるエンジン冷却構造の動作について説明するための図
【図３】エンジンの暖気が終了した通常運転時におけるエンジン冷却構造の動作について説明するための図
【図４】過熱運転時におけるエンジン冷却構造の動作について説明するための図
【図５】ＥＣＵの制御について説明するためのフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明、例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明等は省略する場合がある。
【００１１】
なお、以下において説明および参照される図面は、当業者が本開示を理解するために提供されるものであって、本開示の請求の範囲を限定するためのものではない。
【００１２】
＜エンジン冷却構造の構成＞
図１は、本開示のエンジン冷却構造１の構成を示す図である。エンジン冷却構造１は、車両に搭載された内燃機関であるエンジン１０を冷却するための構造である。図１に示すように、エンジン冷却構造１は、エンジン１０、ヒータ２０、ラジエータ３０、ＥＣＵ４０を有する。また、エンジン１０は、冷却水ポンプ１１、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１３、オイルクーラ１４、ウォータチャンバ１５、サーモスタット１６、ＥＧＲクーラ１７、冷却装置１８を有する。図１において、実線の矢印は冷却水の流れを示しており、点線の矢印は制御のための信号線を示している。
【００１３】
冷却水ポンプ１１はエンジン１０のクランクシャフト（図示せず）から得た駆動力によって駆動する。また、冷却水ポンプ１１は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）４０の制御に基づいて駆動する。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、および、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ等を備え、ＣＰＵがＲＯＭから読み出した制御プログラムをＲＡＭに展開し、展開した制御プログラムを実行することで各種制御を行う。ＥＣＵ４０は、本開示の制御部の一例である。
【００１４】
冷却水ポンプ１１の吐出口はシリンダブロック１２に接続されており、冷却水ポンプ１１が駆動すると、冷却水ポンプ１１から吐出された冷却水がシリンダブロック１２に流入する。なお、本明細書において、冷却水とは、真水の他、真水に適宜添加剤等を添加した水溶液を意味する。
【００１５】
冷却水ポンプ１１から吐出された冷却水は、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３を通り、冷却水合流のためのウォータチャンバ１５を通ってサーモスタット１６へ流入する。なお、シリンダブロック１２から流出した冷却水の一部は、オイルクーラ１４を通ってウォータチャンバ１５へ流れる。また、シリンダブロック１２から流出した冷却水の一部は、冷却装置１８を通ってサーモスタット１６へ流れる。冷却装置１８は、ターボチャージャの冷却装置である。ウォータチャンバ１５から流出した冷却水の一部は、空調機器であるヒータ２０を通り、第３流路Ｐ３を通って冷却水ポンプ１１へ戻る。
【００１６】
サーモスタット１６は、冷却水の温度に基づいて冷却水の流路の開閉を行うバルブである。サーモスタット１６は、冷却水の温度が所定の冷間始動温度より高い場合、ラジエータ３０へ流れる第１流路Ｐ１を開き、冷却水ポンプ１１へのバイパス流路である第２流路Ｐ２を閉じる。このため、冷却水の温度が冷間始動温度より高い場合、冷却水はサーモスタット１６からラジエータ３０へと流れる。ラジエータ３０において冷却された冷却水は冷却水ポンプ１１へ戻る。この冷間始動温度は、例えばエンジン１０の最適動作温度より若干低い温度に設定すればよい。冷間始動温度は、本開示の第１所定温度の一例である。
【００１７】
一方、冷却水の温度が冷間始動温度より低い場合、サーモスタット１６は、第１流路Ｐ１を閉じ、代わりに第２流路Ｐ２を開く。このため、冷却水の温度が冷間始動温度より低い場合、冷却水はラジエータ３０を通らずに、サーモスタット１６から冷却水ポンプ１１へ戻る。
【００１８】
ヒータ２０から冷却水ポンプ１１へ戻る第３流路Ｐ３と、サーモスタット１６から冷却水ポンプ１１へ戻る第２流路Ｐ２とは、途中で合流して第４流路Ｐ４となる。第４流路Ｐ４の途中には、バルブ１９が設けられている。バルブ１９は、オンオフバルブであって、第４流路Ｐ４の開閉を行うバルブである。バルブ１９は、ＥＣＵ４０の制御に基づいて開閉する。
【００１９】
また、冷却水ポンプ１１から流出した冷却水の一部は、ＥＧＲクーラ１７を通って冷却水ポンプ１１へ戻る。
【００２０】
＜エンジン冷却構造の動作＞
次に、上記したエンジン冷却構造１の動作について説明する。まず、エンジン１０全体の温度が大気温付近の低温まで低下した状態から始動するとき、すなわち冷間始動時におけるエンジン冷却構造１の動作について説明する。
【００２１】
［冷間始動時］
図２は、冷間始動時におけるエンジン冷却構造１の動作について説明するための図である。以下の図２〜図４において、実線の矢印は冷却水が流れる流路を示しており、点線の矢印は冷却水が流れない流路を示している。
【００２２】
冷間始動時においては、冷却水の温度が大気温付近の低温であるため、サーモスタット１６は第１流路Ｐ１を閉じて第２流路Ｐ２を開く。そして、冷間始動時には、ＥＣＵ４０はバルブ１９を閉じる。これにより、サーモスタット１６から流出する流路がすべて閉じられることになるため、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１３、オイルクーラ１４、ウォータチャンバ１５、サーモスタット１６、冷却装置１８、およびヒータ２０を通る冷却水の流れが停止する。すなわち、冷間始動時において、冷却水が流れるのは冷却水ポンプ１１とＥＧＲクーラ１７のみとなる。
【００２３】
このように、ＥＣＵ４０によるバルブ１９の制御によって、冷間始動時にはエンジン１０の主要部分であるシリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３における冷却水の流れが停止したゼロフロー状態となる。このため、エンジン１０の燃焼によって、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１３等の内部に存在する冷却水が好適に加熱される。このため、冷間始動時におけるエンジン１０の暖気を速やかに行うことができる。また、エンジン１０の燃費および排ガス性能を向上させることができる。
【００２４】
［通常運転時］
上記した冷間始動時の動作後、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３内の冷却水の温度が所定の通常運転温度以上に上昇した場合、ＥＣＵ４０は、バルブ１９を開く制御を行う。これにより、冷却水ポンプ１１から流出した冷却水が、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１３、オイルクーラ１４、ウォータチャンバ１５、サーモスタット１６、冷却装置１８、およびヒータ２０を通って冷却水ポンプ１１へ戻る冷却水の流れが生じる。ここで、サーモスタット１６へ流入する冷却水はシリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３の冷却を行って温度が上昇しているため、サーモスタット１６は、第２流路Ｐ２を閉じて第１流路Ｐ１を開く。通常運転温度は、例えばエンジン１０の最適動作温度付近の温度である。ＥＣＵ４０は、例えばシリンダブロック１２あるいはシリンダヘッド１３に配置した温度センサによって、シリンダブロック１２あるいはシリンダヘッド１３内の冷却水の温度を計測すればよい。
【００２５】
これにより、図３に示すように、冷却水ポンプ１１から流出した冷却水は、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１３、オイルクーラ１４、ウォータチャンバ１５、サーモスタット１６、冷却装置１８、ヒータ２０、およびラジエータ３０を通って冷却水ポンプ１１へ戻る。図３は、エンジンの暖気が終了した通常運転時におけるエンジン冷却構造１の動作について説明するための図である。このような動作により、冷却水はエンジン１０の各構成を好適に冷却するとともに、ラジエータ３０によって好適に冷却される。
【００２６】
［過熱運転時］
上記した通常運転時において、何らかの原因でシリンダブロック１２あるいはシリンダヘッド１３内の冷却水の温度が過熱運転温度より高くなった場合、ＥＣＵ４０はエンジン冷却構造１の冷却能力を向上させるため、以下のような動作を行う。過熱運転温度は、例えばエンジン１０がオーバーヒートする温度付近の温度、具体的には、冷却水の沸点より若干低い温度である。過熱運転温度は、本開示の第２所定温度の一例である。図４は、過熱運転時におけるエンジン冷却構造１の動作について説明するための図である。
【００２７】
図４に示すように、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３内の冷却水の温度が過熱運転温度より高くなった場合、ＥＣＵ４０はバルブ１９を閉じる。これにより、ヒータ２０から冷却水ポンプ１１へ戻る流路が閉じられるので、ウォータチャンバ１５からヒータ２０への冷却水の流れが停止する。
【００２８】
このように、過熱運転時には、ウォータチャンバ１５からヒータ２０への冷却水の流れがなくなるため、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３からサーモスタット１６を通ってラジエータ３０へと流れる冷却水の流量が、上記した通常運転時と比較して増大する。このような動作により、ラジエータ３０において冷却される冷却水の量を増やすことができるので、エンジン冷却構造１の冷却能力を向上させることができる。これにより、エンジン１０のオーバーヒート等の異常を事前に回避することができるようになる。
【００２９】
＜ＥＣＵの制御フロー＞
次に、エンジン冷却構造１におけるＥＣＵ４０の制御フローについて説明する。図５は、ＥＣＵ４０の制御について説明するためのフローチャートである。
【００３０】
ステップＳ１において、ＥＣＵ４０は、冷間始動時であるか否かを判定する。冷間始動時であるか否かの判定は、例えばシリンダブロック１２あるいはシリンダヘッド１３内の冷却水の温度が上記した冷間始動温度（エンジン１０の最適動作温度より若干低い温度）より高いか否かによって行えばよい。
【００３１】
ステップＳ１において、ＥＣＵ４０が冷間始動時であると判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、処理はステップＳ２に進む。そうでない場合（ステップＳ１：ＮＯ）、処理はステップＳ４に進む。
【００３２】
ステップＳ２において、ＥＣＵ４０はバルブ１９を閉じる。冷間始動時はサーモスタット１６がラジエータ３０への流路Ｐ２を閉じているため、図２に示すように、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１３、オイルクーラ１４、ウォータチャンバ１５、サーモスタット１６、冷却装置１８、およびヒータ２０を通る冷却水の流れが停止する。このため、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３内に存在する冷却水の温度が上昇しやすくなり、エンジン１０の暖気が促進される。
【００３３】
ステップＳ３において、ＥＣＵ４０はシリンダブロック１２あるいはシリンダヘッド１３内の冷却水の温度が通常運転温度（エンジン１０の最適温度付近の温度）以上であるか否かを判定する。冷却水の温度が通常運転温度以上であると判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、処理はステップＳ４に進み、そうでない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ３を繰り返す。
【００３４】
ステップＳ４において、ＥＣＵ４０はバルブ１９を開く。これにより、図３に示すように、冷却水は、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１３、オイルクーラ１４、ウォータチャンバ１５、サーモスタット１６、冷却装置１８、ヒータ２０、およびラジエータ３０を通って冷却水ポンプ１１へ戻るように流れる。これにより、エンジン１０の通常運転時におけるエンジン冷却構造１の動作が好適に行われる。
【００３５】
ステップＳ５において、ＥＣＵ４０はシリンダブロック１２あるいはシリンダヘッド１３内の冷却水の温度が過熱運転温度（冷却水の沸点より若干低い温度）より高いか否かの判定を行う。冷却水の温度が過熱運転温度より高いと判定した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、処理はステップＳ６に進み、そうでない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、ステップＳ５を繰り返す。
【００３６】
ステップＳ６において、ＥＣＵ４０はバルブ１９を閉じる。これにより、図４に示すように、ウォータチャンバ１５からヒータ２０への冷却水の流れがなくなりシリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３からサーモスタット１６を通ってラジエータ３０へと流れる冷却水の流量が、通常運転時と比較して増大する。このため、エンジン冷却構造１の冷却能力を向上させることができる。ステップＳ６が完了すると、処理はステップＳ５に戻る。
【００３７】
＜作用・効果＞
以上説明したように、本開示のエンジン冷却構造１は、冷却水ポンプ１１、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３とラジエータ３０との間に配置され、冷却水の温度が冷間始動温度（第１所定温度）以上である場合にはラジエータ３０に接続された第１流路Ｐ１を開いて冷却水ポンプ１１に接続された第２流路Ｐ２を閉じ、冷却水の温度が冷間始動温度より低い場合には、第１流路Ｐ１を閉じて第２流路Ｐ２を開くサーモスタット１６、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３の冷却水の出口に接続されたヒータ２０、ヒータ２０と冷却水ポンプ１１との間の流路である第３流路Ｐ３が第２流路Ｐ２と合流した第４流路Ｐ４の途中に設けられたバルブ１９、および、冷却水の温度が冷間始動温度以下である場合と、冷間始動温度より高い過熱運転温度より高い場合と、において、バルブ１９を閉じる制御を行うＥＣＵ（制御部）４０、を有する。
【００３８】
このような構成により、車両の冷間始動時には、エンジン１０の主要部分であるシリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３における冷却水の流れが停止したゼロフロー状態となる。このため、エンジン１０の燃焼によって、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３に存在する冷却水が好適に加熱される。このため、冷間始動時におけるエンジン１０の暖気を速やかに行うことができる。また、エンジン１０の燃費および排ガス性能を向上させることができる。
【００３９】
さらに、上記した構成により、シリンダブロック１２あるいはシリンダヘッド１３内の冷却水の温度が過熱運転温度より高くなった場合、ウォータチャンバ１５からヒータ２０への冷却水の流れがなくなるため、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３からサーモスタット１６を通ってラジエータ３０へと流れる冷却水の流量が、上記した通常運転時と比較して増大する。このような動作により、ラジエータ３０において冷却される冷却水の量を増やすことができるので、エンジン冷却構造１の冷却能力を向上させることができる。これにより、エンジン１０のオーバーヒート等の異常を事前に回避することができるようになる。
【００４０】
以上のことから、本開示のエンジン冷却構造１は、冷間始動時の暖気促進と、冷却水が高温となった場合の冷却能力の向上と、の両方を行うことができる。
【００４１】
＜変形例＞
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素は任意に組み合わせてられてもよい。
【００４２】
なお、上記した実施の形態では、冷間始動時にはシリンダブロック１２、シリンダヘッド１３、オイルクーラ１４、ウォータチャンバ１５、サーモスタット１６、冷却装置１８、およびヒータ２０を通る冷却水の流れを完全に停止する場合について例示したが、本開示はこれに限定されない。これらの構成には、通常時と比較して少量の冷却水のみ流れるようにしてもよい。このような場合、バルブ１９はオンオフバルブではなく、例えばＥＣＵ４０の制御により動作する流量制御弁とすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本開示は、エンジンを冷却するエンジン冷却構造に有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１  エンジン冷却構造
１０  エンジン
１１  冷却水ポンプ
１２  シリンダブロック
１３  シリンダヘッド
１４  オイルクーラ
１５  ウォータチャンバ
１６  サーモスタット
１７  ＥＧＲクーラ
１８  冷却装置
１９  バルブ
２０  ヒータ
３０  ラジエータ
４０  ＥＣＵ
【図１】
2019035372.tif 000003
【図２】
2019035372.tif 000004
【図３】
2019035372.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019035372.tif 000007