(57)【要約】【課題】蓄熱装置を有し、熱交換装置に導入される冷却水量を増減することで冷却水温度を制御する内燃機関の蓄熱システムにおいて、可及的に多量の高温の冷却水を蓄熱装置に回収する。【解決手段】蓄熱装置を有する内燃機関の蓄熱システムにおいて、内燃機関が低負荷領状態のとき熱交換装置に供給される冷却水量を低負荷時供給量とすることで冷却水温度を上昇させる高温制御手段と、内燃機関が高負荷状態のとき熱交換装置に供給される冷却水量を高負荷時供給量とすることで冷却水温度を下降させる低温制御手段と、内燃機関が高負荷領域状態のとき熱交換装置に供給される冷却水量を高負荷時供給量より少ない回収時供給量とするとともに、冷却水を蓄熱装置に回収する高温冷却水回収手段（Ｓ２０３〜Ｓ２０９）と、を備える。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が循環する通路であって、内燃機関を経由して形成される循環通路と、
前記循環通路を循環する熱媒体の一部を保温貯蔵する蓄熱装置と、
前記蓄熱装置に前記循環通路を循環する熱媒体を回収する回収装置と、
前記循環通路を循環する熱媒体の一部が供給され、該供給された熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換装置と、
前記内燃機関の運転状態が低負荷領域に属するとき前記熱交換装置に供給される熱媒体量を低負荷時供給量とすることで、前記循環通路を循環する前記熱媒体温度を上昇させる高温制御手段と、
前記内燃機関の運転状態が高負荷領域に属するとき前記熱交換装置に供給される熱媒体量を高負荷時供給量とすることで、前記循環通路を循環する前記熱媒体温度を下降させる低温制御手段と、
前記内燃機関の運転状態が高負荷領域に属するとき前記熱交換装置に供給される熱媒体量を前記高負荷時供給量より少ない回収時供給量とするとともに、前記回収装置によって前記熱媒体を前記蓄熱装置に回収する高温熱媒体回収手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の蓄熱システム。
【請求項２】
前記内燃機関の運転状態が高負荷領域に属することで前記低温制御手段による熱媒体温度の下降が行われる前に、前記高温熱媒体回収手段による熱媒体の回収は実行されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の蓄熱システム。
【請求項３】
前記回収時供給量は、前記低負荷時供給量と同量であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の蓄熱システム。
【請求項４】
前記高温熱媒体回収手段による熱媒体の回収が行われている場合、前記蓄熱装置内の熱媒体温度が回収中止温度を超えると該高温熱媒体回収手段による熱媒体の回収を中止し前記低温制御手段によって熱媒体温度を下降させることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の内燃機関の蓄熱システム。
【請求項５】
前記内燃機関において前記循環通路を流れる熱媒体温度が前記蓄熱装置内の熱媒体温度より高いとき、前記高温熱媒体回収手段による熱媒体の回収は実行されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の内燃機関の蓄熱システム。
【請求項６】
前記内燃機関において前記循環通路を流れる熱媒体温度が所定温度を超えたとき、前記高温熱媒体回収手段による熱媒体の回収は実行されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の内燃機関の蓄熱システム。
【請求項７】
前記回収装置は、バッテリからの供給電力によって駆動される電動式ポンプであることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の内燃機関の蓄熱システム。
【請求項８】
前記内燃機関の機関出力により駆動され、前記熱媒体の循環を行う機械式ポンプを更に備え、
前記回収装置は、前記電動式ポンプに加え前記機械式ポンプで構成されることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の蓄熱システム。
【請求項９】
前記内燃機関の機関出力により駆動され、前記熱交換装置への熱媒体の供給を行う熱交換装置用機械式ポンプを更に備え、
前記熱交換装置用機械式ポンプは、前記内燃機関の機関出力のうち該内燃機関から伝えられる機関出力を変更することで前記熱交換装置への熱媒体の供給量を変更することを特
徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の内燃機関の蓄熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と熱交換を行う熱媒体を保温貯蔵する蓄熱装置を備える内燃機関の蓄熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の始動時において暖機が速やかに行われないとエミッションが悪化する虞がある。そこで、内燃機関の稼働時に内燃機関との熱交換によって温められた冷却水等の熱媒体を保温貯蔵しておき、内燃機関の始動時にその貯蔵された熱媒体を内燃機関に供給することで、内燃機関の暖機を促進する等の対応がなされている。
【０００３】
また、内燃機関の負荷に応じて、ラジエータに導入される冷却水量を増減させることで冷却水温を高温または低温に制御する技術が公開されている。例えば、内燃機関が低負荷状態である場合には冷却水温が高温となるべくラジエータへの導入量が制御されることで、内燃機関におけるフリクションが低減され、また内燃機関が高負荷状態である場合には冷却水温が低温となるべくラジエータへの導入量が制御されることでノッキング防止やオイル劣化防止が図られる（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１８２３０７号公報
【特許文献２】特開２００２−１３８８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蓄熱装置を有する内燃機関において、該内燃機関の負荷に応じてラジエータ等の熱交換装置に導入される冷却用熱媒体量を増減させることで熱媒体温度を高温または低温に制御する場合、蓄熱装置に高温の熱媒体を回収する場合は、熱交換装置へ導入される熱媒体量が減らされてその温度が上昇させられるときである。しかし、このような場合にのみ高温の熱媒体を回収するのでは、回収の機会が限られ蓄熱装置に十分な量の熱媒体を回収することが困難な場合がある。
【０００５】
本発明では、上記した問題に鑑み、蓄熱装置を有し、ラジエータ等の熱交換装置に導入される冷却用熱媒体量を増減することで熱媒体温度を制御する内燃機関の蓄熱システムにおいて、可及的に多量の高温の熱媒体を蓄熱装置に回収する内燃機関の蓄熱システム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】
【０００６】
本発明においては、上記した課題を解決するために、ラジエータ等の熱交換装置に導入される冷却用熱媒体量を増減することで熱媒体温度を制御する内燃機関において、熱媒体温度が高温の状態から低温の状態へと移行する際の、熱交換装置への熱媒体の供給量に着目した。このような場合にも熱交換装置への熱媒体の供給量を制御することで、可及的に多量の高温の熱媒体を蓄熱装置に回収することが可能となるからである。
【０００７】
そこで、本発明は、内燃機関の蓄熱システムにおいて、熱媒体が循環する通路であって、内燃機関を経由して形成される循環通路と、前記循環通路を循環する熱媒体の一部を保温貯蔵する蓄熱装置と、前記蓄熱装置に前記循環通路を循環する熱媒体を回収する回収装置と、前記循環通路を循環する熱媒体の一部が供給され、該供給された熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換装置と、前記内燃機関の運転状態が低負荷領域に属するとき前記熱交換装置に供給される熱媒体量を低負荷時供給量とすることで、前記循環通路を循環する前記熱媒体温度を上昇させる高温制御手段と、前記内燃機関の運転状態が高負荷領域に
属するとき前記熱交換装置に供給される熱媒体量を高負荷時供給量とすることで、前記循環通路を循環する前記熱媒体温度を下降させる低温制御手段と、前記内燃機関の運転状態が高負荷領域に属するとき前記熱交換装置に供給される熱媒体量を前記高負荷時供給量より少ない回収時供給量とするとともに、前記回収装置によって前記熱媒体を前記蓄熱装置に回収する高温熱媒体回収手段と、を備える。
【０００８】
上述のように構成される蓄熱システムを有する内燃機関においては、熱媒体が循環通路を経由して、内燃機関、蓄熱装置および熱交換装置の間を循環する。そして、蓄熱装置には一定温度の熱媒体が貯蔵されて、必要に応じて貯蔵された熱媒体が循環通路を経て内燃機関へと供給される。例えば、機関始動時にフリクションの低減やエミッションの悪化抑制のために、蓄熱装置に貯蔵された比較的高温の熱媒体が内燃機関へ供給される。ここで、内燃機関においては、内燃機関と熱媒体との間で熱交換が行われることで、内燃機関の機関温度が制御され、一方で、熱交換装置においては、熱媒体と空気との間で熱交換が行われることで、熱媒体温度が制御される。尚、熱交換装置として、ラジエータや車両の室内冷暖房用ヒータ等が挙げられる。
【０００９】
また、前記低負荷時供給量は、前記高負荷時供給量より少ない供給量である。そして、高温制御手段によって熱交換装置への熱媒体の供給量が低負荷時供給量に設定されると、熱交換装置における熱媒体から空気への熱交換量が低下し、以て循環通路を流れる熱媒体温度は上昇する。そこで、内燃機関の運転状態が低負荷領域に属するとき、即ち機関温度が低いときは、高温制御手段によって熱媒体温度を上昇させることで、機関温度を上昇させて内燃機関のフリクションを低減させたりエミッションの悪化を抑制したりすることが可能となる。尚、高温制御手段による熱交換装置への熱媒体の供給量制御は、必ずしも内燃機関の機関負荷が低負荷領域に属している間継続する必要はなく、内燃機関の機関負荷が低負荷領域に属している場合であって内燃機関へ供給される熱媒体温度を上昇させる必要があるときにのみ行われてもよい。
【００１０】
また、低温制御手段によって熱交換装置への熱媒体の供給量が高負荷時供給量に設定されると、熱交換装置における熱媒体から空気への熱交換量が増加し、以て循環通路を流れる熱媒体温度は下降する。そこで、内燃機関の運転状態が高負荷領域に属するとき、即ち機関温度が高いときは、低温制御手段によって熱媒体温度を下降させることで、機関温度を下降させてノッキング防止やオイル劣化防止を図ることが可能となる。尚、低温制御手段による熱交換装置への熱媒体の供給量制御は、必ずしも内燃機関の機関負荷が高負荷領域に属している間継続する必要はなく、内燃機関の機関負荷が高負荷領域に属している場合であって内燃機関へ供給される熱媒体温度を下降させる必要があるときにのみ行われてもよい。
【００１１】
そして、上記の高温制御手段と低温制御手段を備える内燃機関の蓄熱システムにおいて、内燃機関の機関負荷が高負荷領域に属している場合に低温制御手段によって熱媒体温度の下降制御が直ちに行われると、高温となった熱媒体を蓄熱装置に貯蔵する機会を逸してしまう。そこで、高温熱媒体回収手段によって熱交換装置への供給量を回収時供給量とすることで、即ち前記の高負荷時供給量より少ない供給量とすることで、熱交換装置で行われる熱媒体と空気との熱交換量を抑制し、熱媒体温度の低下を抑制する。そして、その状態で回収装置によって熱媒体を蓄熱装置に回収することで、可及的に多量の高温の熱媒体が回収され得る。
【００１２】
特に、前記内燃機関の運転状態が高負荷領域に属することで前記低温制御手段による熱媒体温度の下降が行われる前に、前記高温熱媒体回収手段による熱媒体の回収が実行されるようにしてもよい。このようにすることで、低温制御手段によって熱媒体温度が下降させられる前に高温の熱媒体を蓄熱装置に、より確実に回収することが可能となる。
【００１３】
また、前記回収時供給量を、前記低負荷時供給量と同量としてもよい。このようにすることで、内燃機関の機関負荷が低負荷領域に属し高温制御手段による温度制御が行われているときと同じように熱媒体温度を比較的高温とした状態で、熱媒体の回収を行うことが可能となる。
【００１４】
ここで、上述の内燃機関の蓄熱システムにおいて、前記高温熱媒体回収手段による熱媒体の回収が行われている場合、前記蓄熱装置内の熱媒体温度が回収中止温度を超えると該高温熱媒体回収手段による熱媒体の回収を中止し前記低温制御手段によって熱媒体温度を下降させるようにしてもよい。ここで回収中止温度とは、高温熱媒体回収手段によって行われる熱媒体の回収を中止するか否かの判定を行うための熱媒体温度の閾値である。この回収中止温度は予め所定の値を決定してもよく、また循環通路を流れる熱媒体の温度に基づいてその値を決定するようにしてもよい。これにより、蓄熱装置内に高温の熱媒体を十分に回収した後は、低温制御手段によって熱媒体温度を下降させることで内燃機関の機関温度が上昇してオーバーヒート状態となるのを回避することが可能となる。
【００１５】
また、上述の内燃機関の蓄熱システムにおいて、前記内燃機関において前記循環通路を流れる熱媒体温度が前記蓄熱装置内の熱媒体温度より高いとき、前記高温熱媒体回収手段による熱媒体の回収は実行されるようにしてもよい。これにより、高温熱媒体回収手段によって行われる熱媒体の回収を制限することで、無用な熱媒体の回収を抑制することが可能となる。そして、場合によっては、低温制御手段により熱媒体温度を下降させることで、内燃機関のオーバーヒートを回避することが可能となる。
【００１６】
また、上述の内燃機関の蓄熱システムにおいて、前記内燃機関における前記循環通路を流れる熱媒体温度が所定温度を超えたとき、前記高温熱媒体回収手段による熱媒体の回収は実行されるようにしてもよい。ここで、所定温度とは、高温熱媒体回収手段による熱媒体の回収を行うと判断するための熱媒体温度の閾値であり、熱媒体の回収によって蓄熱装置内の熱媒体温度が低下することを回避するための基準値でもある。従って、これにより、高温熱媒体回収手段によって熱媒体の回収が行われるとき、蓄熱装置内の熱媒体温度が所定温度より低下することを回避することが可能となる。
【００１７】
ここで、上述までの内燃機関の蓄熱システムにおいて、前記回収装置は、バッテリからの供給電力によって駆動される電動式ポンプであってもよい。電動式ポンプによって熱媒体の蓄熱装置への回収が行われることになるため、内燃機関の運転状態に影響されることなく、即ち高温の熱媒体を回収する機会を逸することなく、可及的に多量の高温の熱媒体の回収が可能となる。
【００１８】
また、上記の内燃機関システムが前記内燃機関の機関出力により駆動され、前記熱媒体の循環を行う機械式ポンプを更に備える場合、前記回収装置は、前記電動式ポンプに加え前記機械式ポンプで構成されるようにしてもよい。上述したように内燃機関の運転状態に影響されない電動式ポンプによる安定的な熱媒体の回収を維持した上に機械式ポンプによって熱媒体を回収することで、安定的な熱媒体の回収と熱媒体の回収性能の向上とを両立することが可能となる。
【００１９】
ここで、熱交換装置への熱媒体の供給に着目する。上述した低温制御手段による熱媒体温度の制御、高温制御手段による熱媒体温度の制御、高温熱媒体回収手段による熱媒体温度の制御においては、それぞれの制御の目的に応じて、熱交換装置への熱媒体の供給量が制御される。そこで、上述の内燃機関の蓄熱システムにおいて、前記内燃機関の機関出力により駆動され、前記熱交換装置への熱媒体の供給を行う熱交換装置用機械式ポンプを更に備える場合、前記熱交換装置用機械式ポンプは、前記内燃機関の機関出力のうち該内燃
機関から伝えられる機関出力を変更することで前記熱交換装置への熱媒体の供給量を変更するポンプであってもよい。
【００２０】
熱交換装置用機械式ポンプへ内燃機関から伝達される機関出力が大きくなるに従い、該ポンプの作用によって熱交換装置への熱媒体の供給量が増加する。従って、低温制御手段による熱媒体温度の制御が実行される場合には熱交換装置用機械式ポンプへの機関出力の伝達量は比較的多くなる。一方で、高温制御手段による熱媒体温度の制御が実行される場合には熱交換装置用機械式ポンプへの機関出力の伝達量は比較的少なくなる。
【００２１】
また、熱交換装置用機械式ポンプが内燃機関の機関出力によって駆動された状態と、駆動されない状態の二つのみの状態を採るポンプである場合は、高温熱媒体回収手段による熱媒体温度の制御においては、高温制御手段による制御の場合と同様に熱交換装置用機械式ポンプは駆動されない状態とされる。更に、熱交換装置用機械式ポンプが内燃機関の機関出力によって駆動された状態と、駆動されない状態の二つに加えてその中間の状態を採るポンプである場合、即ち内燃機関の機関出力の一部によって駆動された状態を採り得るポンプである場合は、高温熱媒体回収手段による熱媒体温度の制御においては、該中間の状態としてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によって、蓄熱装置を有し、ラジエータ等の熱交換装置に導入される冷却用熱媒体量を増減することで熱媒体温度を制御する内燃機関の蓄熱システムにおいて可及的に多量の高温の熱媒体を蓄熱装置に回収することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
ここで、本発明に係る内燃機関の蓄熱システムの形態について、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、蓄熱装置８を備える内燃機関１の蓄熱システムを概略的に示す図である。尚、図１中の実線の矢印は、熱媒体である冷却水の主な流れの方向を示している。内燃機関１は主にシリンダヘッド２とシリンダブロック３とから構成される内燃機関であって、その内部に冷却水が流れる循環通路Ｓ１を有している。循環通路Ｓ１は、概ねシリンダヘッド２から、分岐点Ｃ１、ラジエータ９、電磁クラッチ付きポンプ１０、分岐点Ｃ３、シリンダブロック３の順に冷却水が循環する通路である。そして、循環通路Ｓ１における冷却水の循環は、主に電磁クラッチ付きポンプ１０によって行われる。電磁クラッチ付きポンプ１０は、内燃機関１の機関出力がその駆動力として作用する機械式のポンプであり、クラッチ機構によって内燃機関１の機関出力のポンプへの伝達量が制御される。従って、クラッチ機構によって機関出力が段階的に伝達され、その伝達される機関出力の大きさに応じて、循環通路Ｓ１を流れる冷却水量が変化する。
【００２５】
次に、図１に示す内燃機関１の蓄熱システムには、分岐点Ｃ１から流路切換バルブ５、電動式ポンプ７、蓄熱装置８、分岐点Ｃ２、分岐点Ｃ４、分岐点Ｃ５、分岐点Ｃ３に至るまでの冷却水の循環通路Ｓ２が設けられている。流路切換バルブ５は、後述する循環通路Ｓ４と循環通路Ｓ２への冷却水の流れを切り換えるバルブである。電動式ポンプ７は、バッテリ１４から供給される電力によって駆動されるポンプである。蓄熱装置８は、冷却水を保温貯蔵する機能を有する。
【００２６】
更に、該蓄熱システムには、循環通路Ｓ２と並行に冷却水を流す循環通路であって、分岐点Ｃ４から、シリンダブロック３内のオイルクーラ４、分岐点Ｃ５に至る循環通路Ｓ３と、流路切換バルブ５から、車内冷暖房用ヒータ６、分岐点Ｃ２へ至る循環通路Ｓ４が設
けられている。オイルクーラ４は、冷却水の熱エネルギーを利用してシリンダブロック３内を流れる内燃機関１の潤滑油の温度を制御する。また、車内冷暖房用ヒータ６は、冷却水の熱エネルギーを利用して、車内の冷暖房用の温風や冷風を作る。
【００２７】
また、内燃機関１には、蓄熱システムの各構成要素を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件や運転者の要求等に応じて各構成要素を制御する。
【００２８】
ここで、アクセル開度センサ１５がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ１６がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０は内燃機関１のクランクシャフトの回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度や、該機関回転速度とギア比等から内燃機関１が搭載されている車両の車両速度等を算出する。更に、シリンダヘッド２から出た直後の冷却水温度を検出するための冷却水温度センサ１２と蓄熱装置８内の冷却水温度を検出する冷却水温度センサ１３が、ＥＣＵ２０と電気的に接続されている。これにより、ＥＣＵ２０はそれぞれのセンサから内燃機関１内の冷却水温度（以下、「機関冷却水温度」という。）と、蓄熱装置８内の冷却水温度（以下、「タンク内冷却水温度」という。）を検出する。
【００２９】
また、ＥＣＵ２０は、流路切換バルブ５、電磁クラッチ付きポンプ１０、バッテリ１４と電気的に接続されている。これにより、ＥＣＵ２０からの指令によって、流路切換バルブ５が作動し冷却水の流路が切り換えられ、または電磁クラッチ付きポンプ１０のクラッチ機構によって機関出力のポンプへの伝達量が制御され、または電動式ポンプ７への電力量の供給が制御される。
【００３０】
ここで、内燃機関１においては、図２に示すように機関出力（アクセル開度）や機関回転速度によって決定される運転状態が低負荷領域Ｒ１と高負荷領域Ｒ２の何れかに属する。図２は、内燃機関１の運転状態の属する領域分布を示す図であり、横軸は機関回転速度を、縦軸は機関負荷（アクセル開度）を表す。内燃機関１の運転状態が低負荷領域Ｒ１に属するときは、循環通路Ｓ１や循環通路Ｓ３を流れる冷却水の温度が低くなるため、内燃機関１での燃焼状態が悪化することでエミッションが悪化し、又は内燃機関１の潤滑油温度が低下するためフリクションが増加する虞がある。一方で、内燃機関１の運転状態が高負荷領域Ｒ２に属するときは、循環通路Ｓ１を流れる冷却水の温度が高くなり、内燃機関１での燃焼においてノッキングが生じる虞がある。
【００３１】
そこで、内燃機関１における燃焼状態やフリクションを適切な状態とすべく、内燃機関の運転状態に基づいて冷却水温度を制御するのが好ましい。ここで、図３に基づいて、冷却水温度の制御（以下、「冷却水温度変更制御」という）について説明する。尚、図３に示す冷却水温度変更制御は、ＥＣＵ２０によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。
【００３２】
Ｓ１０１では、冷却水温度センサ１２からの信号に基づいて機関冷却水温度Ｔｅを検出する。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。
【００３３】
Ｓ１０２では、アクセル開度センサ１５からの信号とクランクポジションセンサ１６からの信号に基づいて決定される内燃機関１の運転状態が、図２に示す低負荷領域Ｒ１に属しているか否かが判定される。該内燃機関１の運転状態が低負荷領域Ｒ１に属していると判定されるときはＳ１０３へ進み、該内燃機関１の運転状態が低負荷領域Ｒ１に属していない、即ち高負荷領域Ｒ２に属していると判定されるときはＳ１０８へ進む。
【００３４】
Ｓ１０３では、Ｓ１０１で検出された機関冷却水温度Ｔｅが高水温制御基準温度Ｔｅ０より低いか否かを判定する。高水温制御基準温度Ｔｅ０は、後述する高水温制御を実行するか否かを決定するための閾値である。高水温制御は、循環通路Ｓ１〜Ｓ４を流れる冷却水温度を上昇させることで、エミッションの改善や内燃機関１のフリクションの低減を図る制御である。従って、Ｓ１０３では、内燃機関１が高水温制御を行うことでエミッションの改善や内燃機関１のフリクションの低減を図るべき状態にあるか否かを、機関冷却水温度Ｔｅに基づいて判定することになる。そして、Ｓ１０１で検出された機関冷却水温度Ｔｅが高水温制御基準温度Ｔｅ０より低いと判定される場合は、エミッションの悪化やフリクションの増大の虞があるため、Ｓ１０４へ進み、以降高水温制御が行われる。また、Ｓ１０１で検出された機関冷却水温度Ｔｅが高水温制御基準温度Ｔｅ０以上であると判定されると、エミッションの悪化やフリクションの増大の虞はないため、本制御を終了する。
【００３５】
Ｓ１０４では、上述の高水温制御が行われる。具体的には、電磁式クラッチ付きポンプ１０に対して伝達される内燃機関１の機関出力が最小となるべく、ＥＣＵ２０から電磁式クラッチ付きポンプ１０に指令が出される。これにより、循環通路Ｓ１の冷却水の流れが弱くなり、ラジエータ９に供給される冷却水量が最も少ない状態（以下、この状態における冷却水量を「低負荷時供給量」という）となる。その結果、ラジエータ９における冷却水からの放熱量が減少し、冷却水温度が上昇する。冷却水温度が上昇することでシリンダヘッド２、シリンダブロック３、オイルクーラ４の温度が上昇し、エミッションの改善や内燃機関１のフリクションの低減が促進される。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。
【００３６】
Ｓ１０５では、冷却水温度センサ１２からの信号に基づいて機関冷却水温度Ｔｅを検出するとともに、冷却水温度センサ１３からの信号に基づいてタンク内冷却水温度Ｔａを検出する。Ｓ１０５の処理が終了すると、Ｓ１０６へ進む。
【００３７】
Ｓ１０６では、Ｓ１０５で検出された機関冷却水温度Ｔｅがタンク内冷却水温度Ｔａより高いか否かが判定される。機関冷却水温度Ｔｅがタンク内冷却水温度Ｔａより高いと判定されるとＳ１０７へ進み、機関冷却水温度Ｔｅがタンク内冷却水温度Ｔａ以下であると判定されると本制御を終了する。
【００３８】
Ｓ１０７では、蓄熱装置８に冷却水を回収するために電動式ポンプ７の出力を最大とすべく、ＥＣＵ２０からバッテリ１４に指令が出される。これにより、高水温制御によって温度が上昇した冷却水であって、以前から蓄熱装置８内に貯蔵されていた冷却水より温度の高い冷却水が、改めて蓄熱装置８内に貯蔵される。Ｓ１０７の処理後、本制御が終了する。
【００３９】
また、Ｓ１０８では、Ｓ１０１で検出された機関冷却水温度Ｔｅが低水温制御基準温度Ｔｅ１より高いか否かを判定する。低水温制御基準温度Ｔｅ１は、後述する低水温制御を実行するか否かを決定するための閾値である。低水温制御は、循環通路Ｓ１〜Ｓ４を流れる冷却水温度を下降させることで、内燃機関１の燃焼におけるノッキングを抑制するための制御である。従って、Ｓ１０８では、内燃機関１が低水温制御を行うことでノッキングの抑制を図るべき状態にあるか否かを、機関冷却水温度Ｔｅに基づいて判定することになる。そして、Ｓ１０１で検出された機関冷却水温度Ｔｅが低水温制御基準温度Ｔｅ１より高いと判定される場合は、ノッキングが発生する虞があるため、Ｓ１０９へ進み、以降低水温制御が行われる。また、Ｓ１０１で検出された機関冷却水温度Ｔｅが低水温制御基準温度Ｔｅ１以下であると判定されると、ノッキングが発生する虞はないため、本制御を終了する。
【００４０】
Ｓ１０９では、上述の低水温制御が行われる。具体的には、電磁式クラッチ付きポンプ１０に対して伝達される内燃機関１の機関出力が最大となるべく、ＥＣＵ２０から電磁式クラッチ付きポンプ１０に指令が出される。これにより、循環通路Ｓ１の冷却水の流れが強くなり、ラジエータ９に供給される冷却水量が最も多い状態（以下、この状態における冷却水量を「高負荷時供給量」という）となる。その結果、ラジエータ９における冷却水からの放熱量が増大し、冷却水温度が低下する。冷却水温度が低下することでシリンダヘッド２、シリンダブロック３の温度が低下し、ノッキングの発生が抑制され得る。Ｓ１０９の処理後、本制御を終了する。
【００４１】
上述の冷却水温度変更制御によると、内燃機関の運転状態に応じて高水温制御又は低水温制御を行うことで、冷却水温度を適切な温度とし内燃機関１における燃焼状態やフリクションが適切な状態となる。それとともに、高水温制御によって温度が上昇した冷却水を蓄熱装置８内に回収し、タンク内冷却水温度Ｔａを可及的に高い状態に保つことが可能となる。
【００４２】
ここで、冷却水温度変更制御においては、蓄熱装置８に高温の冷却水を回収する機会は高温制御が行われている場合に限られる。そこで、更に、蓄熱装置８に高温の冷却水を回収する機会を確保するための制御（以下、「高温冷却水回収制御」という）を、図４に基づいて説明する。尚、図４に示す高温冷却水回収制御は、ＥＣＵ２０によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。
【００４３】
Ｓ２０１では、アクセル開度センサ１５からの信号とクランクポジションセンサ１６からの信号に基づいて決定される内燃機関１の運転状態が、図２に示す高負荷領域Ｒ２に属しているか否かが判定される。該内燃機関１の運転状態が高負荷領域Ｒ２に属していると判定されるときはＳ２０２へ進み、該内燃機関１の運転状態が高負荷領域Ｒ２に属していない、即ち低負荷領域Ｒ１に属していると判定されるときは本制御を終了する。
【００４４】
Ｓ２０２では、内燃機関１の運転状態が低水温制御を行うべき状態にあるか否かが判定される。例えば、上述したＳ１０８における判定と同様に、機関冷却水温度Ｔｅが低水温制御基準温度Ｔｅ１より大きいか否かによって内燃機関１の運転状態が低水温制御を行うべき状態にあるかを判定する。また、機関冷却水温度Ｔｅではなく、ノッキングの発生を示す内燃機関１の機関回転速度の変動等に基づいて内燃機関１の運転状態が低水温制御を行うべき状態にあるかを判定してもよい。Ｓ２０２で内燃機関１の運転状態が低水温制御を行うべき状態にあると判定されるとＳ２０３へ進み、内燃機関１の運転状態が低水温制御を行うべき状態にないと判定されると本制御を終了する。
【００４５】
Ｓ２０３では、ラジエータ９への冷却水供給量が回収時供給量に設定される。この回収時供給量は、上述の高負荷時供給量より少ない量であり、且つ低負荷時供給量以上の供給量である。そして、ラジエータ９への冷却水の供給量が回収時供給量になるべく、ＥＣＵ２０から電磁式クラッチ付きポンプ１０に指令が出される。Ｓ２０３の処理が終了すると、Ｓ２０４へ進む。
【００４６】
Ｓ２０４では、冷却水温度センサ１２からの信号に基づいて機関冷却水温度Ｔｅを検出するとともに、冷却水温度センサ１３からの信号に基づいてタンク内冷却水温度Ｔａを検出する。Ｓ２０４の処理が終了すると、Ｓ２０５へ進む。
【００４７】
Ｓ２０５では、Ｓ２０４で検出された機関冷却水温度Ｔｅがタンク内冷却水温度Ｔａより高いか否かが判定される。機関冷却水温度Ｔｅがタンク内冷却水温度Ｔａより高いと判定されるとＳ２０６へ進み、機関冷却水温度Ｔｅがタンク内冷却水温度Ｔａ以下であると
判定されるとＳ２１０へ進む。
【００４８】
Ｓ２０６では、蓄熱装置８への冷却水の回収を開始するために電動式ポンプ７の出力を最大とすべく、ＥＣＵ２０からバッテリ１４に指令が出される。これにより、内燃機関の運転状態が高負荷領域Ｒ２に属することで温度が上昇した冷却水であって、以前から蓄熱装置８内に貯蔵されていた冷却水より温度の高い冷却水が、改めて蓄熱装置８内に貯蔵される。Ｓ２０６の処理が終了すると、Ｓ２０７へ進む。
【００４９】
Ｓ２０７では、冷却水温度センサ１３からの信号に基づいてタンク内冷却水温度Ｔａを検出する。Ｓ２０７の処理が終了すると、Ｓ２０８へ進む。
【００５０】
Ｓ２０８では、Ｓ２０７で検出されたタンク内冷却水温度Ｔａが回収中止温度Ｔａ０より高いか否かが判定される。回収中止温度Ｔａ０は、高温の冷却水を蓄熱装置８内に回収することで蓄熱装置８内に貯蔵された冷却水温度が十分に高い温度となっているか否かを判定するための、冷却水温度の閾値である。そこで、タンク内冷却水温度Ｔａが回収中止温度Ｔａ０より高いと判定されるとＳ２０９へ進み、タンク内冷却水温度Ｔａが回収中止温度Ｔａ０以下であると判定されるとＳ２０７以降の処理を再度繰り返す。
【００５１】
Ｓ２０９では、蓄熱装置８への冷却水の回収を中止するために電動式ポンプ７の出力を停止すべく、ＥＣＵ２０からバッテリ１４に指令が出される。Ｓ２０９の処理が終了すると、Ｓ２１０へ進む。Ｓ２１０では、上述した低水温制御が開始され、内燃機関１の運転状態が高負荷領域Ｒ２に属することで上昇した冷却水温度の下降が図られる。Ｓ２１０の処理後、本制御を終了する。
【００５２】
上述の高温冷却水回収制御によると、内燃機関１の運転状態が高負荷領域Ｒ２に属することで冷却水温度が上昇したため低水温制御が行われようとするが、その低水温制御が実行される前にラジエータ９への冷却水の供給量を回収時供給量にすることで、冷却水温度の上昇を緩和するとともに冷却水温度を比較的高温の状態に維持し、その冷却水を蓄熱装置８内に回収する。これにより、蓄熱装置８への高温の冷却水を回収する機会が増加する。その結果、可及的に多量の高温の熱媒体を蓄熱装置に回収することが可能となる。
【００５３】
尚、Ｓ２０２の判定に従いＳ２０３へ移行した時点において、内燃機関１のオーバーヒートとなる冷却水温度に対して実際の冷却水温度が幾分のマージンを有する場合は、回収時供給量を低負荷時供給量と同量とすることで冷却水温度を可及的に高くし、以てより高温の冷却水の回収が可能となる。
【００５４】
ここで、上述の高温冷却水回収制御中のＳ２０５においては、蓄熱装置８内への冷却水の回収を行う基準として、機関冷却水温度Ｔｅがタンク内冷却水温度Ｔａより高いか否かが判定される。そこで、この判定に代わり、機関冷却水温度Ｔｅが所定の基準温度より高いか否かを判定し、機関冷却水温度Ｔｅが所定の基準温度より高い場合は蓄熱装置８内への冷却水の回収を行うようにしてもよい。このようにすることで、蓄熱装置８内に貯蔵される冷却水の温度を所定温度に近づけることが可能となる。
【実施例２】
【００５５】
本発明に係る内燃機関の蓄熱システムの第２の実施の形態について、図５に基づいて説明する。図５に示す内燃機関の蓄熱システムの構成要素において、図１に示す内燃機関の蓄熱システムの構成要素と同一のものについては、同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５６】
図５に示す内燃機関１の蓄熱システムが、図１に示す内燃機関の蓄熱システムと異なる
点は、電磁式クラッチ付きポンプ１０に代わり機械式ポンプ１８が設けられている点と、分岐点Ｃ１とラジエータ９との間の循環通路Ｓ１の途中に流量調整バルブ１７が設けられている点である。機械式ポンプ１８は内燃機関１の機関出力が常に伝達されることで冷却水の循環を行うポンプであり、分岐点Ｃ３の下流側の循環通路Ｓ１の途中に設けられている。流量調整バルブ１７は、ＥＣＵ２０からの指令に従って、循環通路Ｓ１を流れる冷却水の流量を調整するためのバルブである。
【００５７】
このように構成される内燃機関１の蓄熱システムにおいては、上述した低水温制御におけるラジエータ９への冷却水の供給量（高負荷時供給量）、高水温制御におけるラジエータ９への冷却水の供給量（低負荷時供給量）、高温冷却水回収制御における冷却水回収時のラジエータ９への冷却水の供給量（回収時供給量）は、ＥＣＵ２０からの指令によって流量調整バルブ１７の開度が調整されることで、設定される。そして、蓄熱装置８への冷却水の回収は、図１に示す内燃機関の蓄熱システムと同様にＥＣＵ２０からバッテリ１４へ指令が出されることで、実行され、そのとき機械式ポンプ１８によって冷却水の回収が補助される。
【００５８】
以上より、図５に示す内燃機関１の蓄熱システムにおいても、上述した冷却水温度変更制御、高温冷却水回収制御を適用することが可能であり、それにより蓄熱装置８への高温の冷却水を回収する機会を増加させて、可及的に多量の高温の熱媒体を蓄熱装置に回収することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第一の実施例に係る内燃機関の蓄熱システムの概略構成を表す図である。
【図２】本発明の第一の実施例に係る蓄熱システムが適用される内燃機関の運転状態と負荷領域との関係を示す図である。
【図３】本発明の第一の実施例に係る内燃機関の蓄熱システムにおいて実行される冷却水温度変更制御に関するフローチャートである。
【図４】本発明の第一の実施例に係る内燃機関の蓄熱システムにおいて実行される高温冷却水回収制御に関するフローチャートである。
【図５】本発明の第二の実施例に係る内燃機関の蓄熱システムの概略構成を表す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・・内燃機関
２・・・・シリンダヘッド
３・・・・シリンダブロック
７・・・・電動式ポンプ
８・・・・蓄熱装置
９・・・・ラジエータ
１０・・・・電磁式クラッチ付きポンプ
１２・・・・冷却水温度センサ
１３・・・・冷却水温度センサ
１４・・・・バッテリ
２０・・・・ＥＣＵ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・・循環通路
【図１】
2005330881.tif 000003
【図２】
2005330881.tif 000004
【図３】
2005330881.tif 000005
【図４】
2005330881.tif 000006
【図５】
2005330881.tif 000007