(57)【要約】【課題】熱交換器を冷却水が流れる際の気泡による騒音の発生を抑制できる内燃機関の冷却装置を提供する。【解決手段】内燃機関の冷却装置は、ラジエータ７、ヒータコア１１、オイルウォーマ１２等の熱交換器及び内燃機関２に冷却水を循環させるものであって、閉弁したときにヒータコア１１からの冷却水の流出及びヒータコア１１への冷却水の流入を制限する第１の制御弁１４を備えている。また、この内燃機関の冷却装置は、閉弁したときにオイルウォーマ１２からの冷却水の流出及びオイルウォーマ１２への冷却水の流入を制限する第２の制御弁１５も備えている。そして、この内燃機関の冷却装置では、同冷却装置からの冷却水の排出を開始してから同冷却装置に冷却水を注入し終えるまでの間、第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を閉弁状態に保持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関及び熱交換器に冷却水を循環させる内燃機関の冷却装置であって、
閉弁したときに前記熱交換器からの冷却水の流出及び前記熱交換器への冷却水の流入を制限する制御弁を備え、
同冷却装置からの冷却水の排出を開始してから同冷却装置に冷却水を注入し終えるまでの間、前記制御弁を閉弁状態に保持する
内燃機関の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、冷却水を循環させて各部を冷却する冷却装置が設けられている。内燃機関の冷却装置には、冷却水を循環させるためのウォータポンプや、冷却水の熱を大気に放出させて冷却水の温度を低下させるラジエータ等が設けられている。
【０００３】
特許文献１には、こうした冷却装置として、ＥＧＲクーラやヒータコア等の熱交換器を設けた構成が開示されている。ＥＧＲクーラではＥＧＲガスを冷却する。また、冷却水は各部を循環して受熱することで高温になるため、この高温の冷却水を空調装置の一部であるヒータコアに供給することで車室に導入される空気を暖めるようにしている。
【０００４】
また、特許文献１には、冷却装置に冷却水を充填した後にウォータポンプを駆動することで、冷却装置の各部に残留した空気をリザーブタンクに排出することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２‐９２７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、内燃機関の冷却装置において高い位置に配設される部分には空気が溜りやすく、こうした部分では、特許文献１に記載されている技術のように冷却水を流動させたとしても空気が抜けにくい。特に、近年では、車両における内燃機関の搭載位置を可能な限り低くすることで、重心を低くする構成が考えられており、内燃機関の搭載位置よりもヒータコア等の熱交換器の搭載位置が高くなる傾向がある。こうしたことから、特に高い位置に搭載された熱交換器に空気が溜りやすくなり、熱交換器を冷却水が流れる際に気泡による騒音が発生するおそれがある。
【０００７】
本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換器を冷却水が流れる際の気泡による騒音の発生を抑制できる内燃機関の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】
【０００８】
上記課題を解決するための内燃機関の冷却装置は、内燃機関及び熱交換器に冷却水を循環させるものであって、閉弁したときに熱交換器からの冷却水の流出及び熱交換器への冷却水の流入を制限する制御弁を備え、同冷却装置からの冷却水の排出を開始してから同冷却装置に冷却水を注入し終えるまでの間、制御弁を閉弁状態に保持する。
【０００９】
上記構成によれば、冷却装置から冷却水が排出されて冷却水の循環経路内に空気が存在している間は、制御弁が閉弁状態に保持されて熱交換器からの冷却水の流出及び熱交換器への冷却水の流入が制限されるため、熱交換器が冷却水で満たされた状態に維持されやすくなる。このため、熱交換器に空気が入り込みにくくなり、熱交換器に空気が滞留することを抑制できる。したがって、上記構成によれば、熱交換器を冷却水が流れる際に気泡による騒音が発生することを抑制できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態の内燃機関の冷却装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態の内燃機関の冷却装置が実行する空気侵入抑制制御の一連の処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、内燃機関の冷却装置の一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関の冷却装置には、冷却水を循環させるための循環経路１が設けられている。この循環経路１は、内燃機関２のシリンダブロック３及びシリンダヘッド４に設けられたウォータジャケット５を含んでいる。内燃機関２には、電動式のウォータポンプ６が設けられ、このウォータポンプ６が駆動されると循環経路１を冷却水が循環する。
【００１２】
循環経路１には、ラジエータ７が配設されている。ラジエータ７は、各部を循環して高温となった冷却水の熱を大気中に放出し、冷却水の温度を低下させる。また、ラジエータ７とウォータポンプ６との間には、サーモスタット８が設けられている。サーモスタット８は、冷却水の温度が所定温度以下のときに閉弁状態となり、内燃機関２の暖機が完了して冷却水の温度が所定温度よりも高くなるまでの間、ラジエータ７への冷却水の循環を制限する。これにより冷却水の温度上昇を促進して内燃機関２が早期に暖機されるようにしている。
【００１３】
また、内燃機関の冷却装置には、リザーバタンク９が設けられている。リザーバタンク９はラジエータ７に接続され、冷却水が高温となり体積が膨張したときに、冷却水を流入させて循環経路１の内圧が過度に上昇することを抑制する。また、循環経路１に入り込んだ空気は、図１に破線で示すように、ラジエータ７を介してリザーバタンク９に排出される。
【００１４】
こうした内燃機関の冷却装置には、冷却水との熱交換によりＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１０が設けられている。また、冷却水との熱交換により車室に導入される空気を暖めるヒータコア１１、及び無段変速機に封入されたオイルを温めるオイルウォーマ１２も設けられている。ＥＧＲクーラ１０には、ウォータジャケット５から分岐した分岐通路１３を通じて冷却水が供給される。また、ヒータコア１１及びオイルウォーマ１２には、ウォータジャケット５を通過した冷却水が供給される。これらＥＧＲクーラ１０、ヒータコア１１、オイルウォーマ１２、並びにラジエータ７が熱交換器として機能する。
【００１５】
また、循環経路１には、ヒータコア１１とウォータジャケット５との間に第１の制御弁１４が設けられ、オイルウォーマ１２とウォータジャケット５との間に第２の制御弁１５が設けられている。第１の制御弁１４は、閉弁したときにヒータコア１１からの冷却水の流出及びヒータコア１１への冷却水の流入を制限する。また、第２の制御弁１５は、閉弁したときにオイルウォーマ１２からの冷却水の流出及びオイルウォーマ１２への冷却水の流入を制限する。なお、ヒータコア１１は、内燃機関２よりも高い位置に配設され、オイルウォーマ１２は、ＥＧＲクーラ１０よりも高い位置に配設されている。すなわち、ヒータコア１１及びオイルウォーマ１２は、内燃機関の冷却装置において比較的高い位置に配設されている。
【００１６】
こうした内燃機関の冷却装置では、図１に矢印で示すように冷却水が循環する。すなわち、ウォータポンプ６から吐出された冷却水は、ウォータジャケット５を通じてシリンダブロック３及びシリンダヘッド４の内部を流れ、ヒータコア１１又はオイルウォーマ１２を通過してウォータポンプ６に戻される。また、ウォータジャケット５を通じて流れた冷却水の一部は分岐通路１３を通じてＥＧＲクーラ１０に流れ、ＥＧＲクーラ１０を通過してウォータポンプ６に戻される。機関始動時には、冷却水の温度が低くサーモスタット８が閉弁しているため、ラジエータ７には冷却水が流れない。一方、内燃機関２の暖機が完了した後は、サーモスタット８が開弁してラジエータ７にも冷却水が流れるようになる。
【００１７】
ここで、内燃機関の冷却装置では、例えば部品交換を行うとき等に冷却水が排出される。そして、こうして冷却水を排出したときには、循環経路１内に空気が入り込む。ヒータコア１１やオイルウォーマ１２は比較的高い位置に配設されているため、こうして循環経路１内に空気が入り込むとこれらの熱交換器に空気が滞留するおそれがある。このため、内燃機関の冷却装置に設けられた電子制御部１６は、第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を制御して、ヒータコア１１及びオイルウォーマ１２への空気の侵入を抑制する空気侵入抑制制御を実行するようにしている。
【００１８】
次に、図２のフローチャートを参照して、空気侵入抑制制御について説明する。なお、この一連の処理は、所定周期毎に電子制御部１６によって実行される。
この一連の処理では、まず、バッテリからの通電を一旦遮断するバッテリクリアがなされたか否かを判定する（ステップＳ１）。冷却水を排出する際には、まずバッテリクリアが行われる。このため、バッテリクリアがなされたと判定したときには、その後に冷却水の排出が行われる状況であると判断できる。また、バッテリクリアがなされたか否かは、例えば、通電が遮断されたときにデータがクリアされる電子制御部１６の揮発性メモリに判定用データを格納し、この判定用データがクリアされたか否かに基づいて判断することができる。すなわち、判定用データがクリアされている場合には、バッテリクリアがなされたと判断することができる。そして、ステップＳ１の処理においてバッテリクリアがなされたと判断した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を閉弁状態に保持し（ステップＳ２）、この一連の処理を終了する。なお、バッテリクリアがなされたと判断してステップＳ２の処理に移行したときに、電子制御部１６は判定用データを書き込む。
【００１９】
そして、次にこの一連の処理がスタートしたときには、判定用データが格納されているため、バッテリクリアが行われていないと判断し（ステップＳ１：ＮＯ）、ステップＳ３の処理に移行する。ステップＳ３の処理では、バッテリクリア後の最初の機関運転時であるか否かを判定する。そして、バッテリクリア後の最初の機関運転時であるときには、ステップＳ３の処理において肯定判定となり（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ステップＳ４の処理に移行して暖機運転が終了したか否かを判定する。なお、暖機運転が終了したか否かは冷却水の温度に基づいて判断することができる。すなわち、冷却水の温度が基準の温度以上になっていれば暖機運転が終了していると判断することができる。そして、ステップＳ４の処理において暖機運転中であると判断した場合（ステップＳ４：ＮＯ）には、ステップＳ２の処理に移行して第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を閉弁状態に保持したままこの一連の処理を終了する。
【００２０】
一方、ステップＳ４の処理において暖機運転が終了したと判断した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）には、第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を開弁し（ステップＳ５）、この一連の処理を終了する。
【００２１】
また、ステップＳ３の処理において、バッテリクリア後最初の機関運転でないと判断した場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を開弁し（ステップＳ５）、この一連の処理を終了する。
【００２２】
次に、本実施形態の内燃機関の冷却装置の作用について説明する。
冷却装置の部品を交換するときや冷却水を交換するときには、機関を停止した状態でバッテリクリアを行った後に、内燃機関の冷却装置から冷却水を排出し、その後に同冷却装置に冷却水を注入するといった作業が行われる。そして、こうして冷却水を入れ替える作業が行われた後に、機関始動がなされる。すなわち、バッテリクリア後に機関始動がなされたときには、既に冷却水の排出及び注入が完了した状態となっている。
【００２３】
本実施形態では、バッテリクリアが行われてから機関始動され、暖機運転が完了するまでの間は、第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５が閉弁状態に保持される。そのため、冷却装置からの冷却水の排出を開始してから同冷却装置に冷却水を注入し終えるまでの間、第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５は閉弁状態に保持される。このため、内燃機関の冷却装置から冷却水が排出されて冷却水の循環経路１内に空気が存在している間は、ヒータコア１１及びオイルウォーマ１２は冷却水で満たされた状態に維持される。その結果、ヒータコア１１及びオイルウォーマ１２に空気が入り込みにくくなり、これらの部分に空気が滞留することが抑制される。
【００２４】
また、冷却水が注入された後であっても循環経路１内におけるヒータコア１１及びオイルウォーマ１２以外の部分には多少の空気が存在する。そして、この空気はウォータポンプ６が駆動されると冷却水の流れによって流動する。暖機が完了していないときには、サーモスタット８が閉弁状態にあるため、ラジエータ７に冷却水が流れず、ラジエータ７から空気を排出することができない。このため、暖機が完了していないときに第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を開弁してしまうと、ヒータコア１１及びオイルウォーマ１２にこうした空気が入り込むおそれがある。
【００２５】
本実施形態では、機関始動がなされても、暖機運転が終了するまでは第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５が閉弁状態に保持される。このため、暖機が完了し、循環経路１に入り込んだ空気がラジエータ７から排出された後で第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５が開弁されるようになる。したがって、ヒータコア１１及びオイルウォーマ１２に空気が入り込むことが一層抑制される。
【００２６】
以上説明した一実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を備え、内燃機関の冷却装置からの冷却水の排出を開始してから同冷却装置に冷却水を注入し終えるまでの間、第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を閉弁状態に保持するようにした。このため、ヒータコア１１及びオイルウォーマ１２に空気が入り込みにくくなり、これらの部分に空気が滞留することを抑制できる。したがって、ヒータコア１１及びオイルウォーマ１２を冷却水が流れる際に気泡による騒音が発生することを抑制できるようになる。
【００２７】
（２）内燃機関２の暖機運転が終了するまで第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を閉弁状態に保持するようにした。このため、ヒータコア１１及びオイルウォーマ１２に空気が入り込むことを一層抑制できる。
【００２８】
なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。
・上記実施形態では、第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５の両方を備える構成を示したが、いずれか一方のみを備えるようにしてもよい。
【００２９】
・上記実施形態では、閉弁したときにＥＧＲクーラ１０への冷却水の流出入を制限する第３の制御弁を設けるようにしてもよい。そして、この第３の制御弁を上記第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５と同様に制御すれば、上記（１）及び（２）の効果に加えて、ＥＧＲクーラ１０への空気の侵入も抑制できるようになる。
【００３０】
・上記実施形態では、バッテリクリアがなされたときに第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を閉弁させるようにしていたが、冷却水を排出するときには機関運転が停止されることから、イグニッションスイッチがオフ操作されたときに第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を閉弁させるようにしてもよい。また、部品交換の際には、部品が故障した際に出力される故障判定信号をクリアする操作も行われる。このため、こうした故障判定信号のクリア操作がなされたときに第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を閉弁させるようにしてもよい。要は、冷却水の排水が開始されるまでに第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５が閉弁されるように制御すればよい。こうした構成によっても上記（１）及び（２）と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
・上記実施形態では、暖機運転が終了したときに第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を開弁していたが、こうした構成に代えて、機関始動されたときに第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を開弁するようにしてもよい。要は、冷却装置に冷却水を注入し終えた後に第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を開弁するものであればよい。こうした構成によっても上記（１）と同様の効果を得ることはできる。
【００３２】
・ヒータコア１１は、冷却水との熱交換によって車室に導入される空気の温度を上昇させる。また、オイルウォーマ１２は、冷却水との熱交換によってオイルの温度を上昇させる。すなわち、これらヒータコア１１及びオイルウォーマ１２を冷却水が通過すると、冷却水の温度は低下することになる。このため、上記実施形態において、電子制御部１６は、機関始動後から暖機が完了するまでの間は、バッテリクリアがなされたか否か、及び最初の機関運転であるか否か等に拘わらず、第１の制御弁１４及び第２の制御弁１５を常に閉弁させるように制御してもよい。こうした構成によれば、上記（１）の効果に加えて、内燃機関２の暖機を一層促進することができるようになる。
【００３３】
・上記実施形態では、電動式のウォータポンプ６を例に説明したが、機関駆動式のウォータポンプを採用してもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１…循環経路、２…内燃機関、３…シリンダブロック、４…シリンダヘッド、５…ウォータジャケット、６…ウォータポンプ、７…ラジエータ、８…サーモスタット、９…リザーバタンク、１０…ＥＧＲクーラ、１１…ヒータコア、１２…オイルウォーマ、１３…分岐通路、１４…第１の制御弁、１５…第２の制御弁、１６…電子制御部。
【図１】
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【図２】
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