(57)【要約】【課題】  内燃機関を暖機したり冷却する熱交換媒体を迅速に加温して蓄えると共に熱交換媒体の温度をより適正に制御する。【解決手段】  エンジンを始動するときには、蓄熱タンクに蓄えた温水をエンジンの冷却水流路に供給してエンジンを暖め（Ｓ１００〜Ｓ１２０）、その後、エンジンとの熱交換により加温された冷却水を蓄熱タンクに回収するときには、エンジンの冷却系のラジエータに取り付けられたファンを必要最小限で駆動されるよう指示する（Ｓ１６０）。この結果、冷却水を迅速に加温して蓄熱タンクに蓄えることができると共に蓄熱タンクに冷却水を回収している最中でも冷却水の温度を適正にコントロールすることができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の始動時には保温している熱交換媒体を該内燃機関に供給して該内燃機関を暖機すると共に該内燃機関の通常運転時には該内燃機関を冷却する内燃機関の暖機冷却システムであって、
前記内燃機関との熱交換により加温された熱交換媒体を外気を用いて冷却する熱交換手段と、
前記内燃機関と前記熱交換手段とを含む熱交換媒体の循環流路に該熱交換媒体を循環させる媒体循環手段と、
前記熱交換手段における前記熱交換媒体の冷却に用いる外気の流量を調節する外気流量調節手段と、
前記内燃機関との熱交換により加温された熱交換媒体を前記循環流路から導いて保温可能に蓄える蓄熱手段と、
該蓄熱手段に蓄えた熱交換媒体を前記循環流路を介して前記内燃機関に供給する媒体供給手段と、
前記内燃機関の始動時には前記蓄熱手段に蓄えた熱交換媒体を用いて該内燃機関が暖機されるよう前記媒体供給手段を制御し、前記内燃機関を始動した後に前記内燃機関との熱交換により加温された熱交換媒体を前記蓄熱手段に蓄える蓄媒体時には前記熱交換手段における前記熱交換媒体と熱交換する外気の流量が少なくなるよう前記外気流量調節手段を制御する制御手段と、
を備える内燃機関の暖機冷却システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記蓄媒体時には前記熱交換手段における前記熱交換媒体と熱交換する外気の流量が必要最小限の流量となるよう前記外気流量調節手段を制御する手段である請求項１記載の内燃機関の暖機冷却システム。
【請求項３】
請求項１記載の内燃機関の暖機冷却システムであって、
前記内燃機関の温度を検出または推定する温度検出推定手段を備え、
前記制御手段は、前記蓄媒体時には前記温度検出推定手段により検出または推定された前記内燃機関の温度が前記所定の温度範囲の上限温度または該上限温度近傍の温度に至るまで前記熱交換手段における前記熱交換媒体と熱交換する外気の流量が調節可能な最低流量となるよう前記外気流量調節手段を制御する手段である
内燃機関の暖機冷却システム。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか記載の内燃機関の暖機冷却システムであって、
前記熱交換手段は、ラジエータを有する手段であり、
前記外気流量調節手段は、前記ラジエータに取り付けられ、該ラジエータを通過する外気の通過風量を調節するファンを有する手段である
内燃機関の暖機冷却システム。
【請求項５】
内燃機関と、該内燃機関を暖機および冷却する請求項１ないし４いずれか記載の内燃機関の暖機冷却システムと、を搭載する自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の暖機冷却システムおよびこれを搭載する自動車に関し、詳しくは、熱交換媒体を用いて内燃機関の始動時には内燃機関を暖機すると共に内燃機関の通常運転時には内燃機関を冷却する内燃機関の暖機冷却システムおよびこれを搭載する自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の内燃機関の暖機冷却システムとしては、内燃機関の冷却水を蓄熱装置に回収するまでは冷却系に設けられたラジエータのファン作動を禁止するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このシステムでは、冷却水を蓄熱装置に回収するまではファン作動を禁止し、冷却水を蓄熱装置に回収するまでに冷却水の温度がファン作動禁止上限温度に達したときにはファン作動を開始する。これにより、冷却水を迅速に加温して蓄熱装置に回収すると共に内燃機関の過熱を防止している。
【特許文献１】特開２００３−１８４５５３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
冷却水の迅速な加温という観点からは上述のシステムのように冷却水を蓄熱装置に回収するまでラジエータのファン作動を禁止することは有効なものと考えられるが、冷却水を蓄熱装置に回収するまでファン作動を禁止することから、この間における冷却水の温度を適正なものにコントロールすることができない。
【０００４】
本発明の内燃機関の暖機冷却システムおよびこれを搭載する自動車は、内燃機関を暖機したり冷却する熱交換媒体の温度をより適正に制御することを目的の一つとする。また、本発明の内燃機関の暖機冷却システムおよびこれを搭載する自動車は、内燃機関を暖機したり冷却する熱交換媒体を迅速に加温して蓄えることを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の内燃機関の暖機冷却システムおよびこれを搭載する自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の内燃機関の暖機冷却システムは、
熱交換媒体を用いて内燃機関の始動時には該内燃機関を暖機すると共に該内燃機関の通常運転時には該内燃機関を冷却する内燃機関の暖機冷却システムであって、
前記内燃機関との熱交換により加温された熱交換媒体を外気を用いて冷却する熱交換手段と、
前記内燃機関と前記熱交換手段とを含む熱交換媒体の循環流路に該熱交換媒体を循環させる媒体循環手段と、
前記熱交換手段における前記熱交換媒体の冷却に用いる外気の流量を調節する外気流量調節手段と、
前記内燃機関との熱交換により加温された熱交換媒体を前記循環流路から導いて保温可能に蓄える蓄熱手段と、
該蓄熱手段に蓄えた熱交換媒体を前記循環流路を介して前記内燃機関に供給する媒体供給手段と、
前記内燃機関の始動時には前記蓄熱手段に蓄えた熱交換媒体を用いて該内燃機関が暖機されるよう前記媒体供給手段を制御し、前記内燃機関を始動した後に前記内燃機関との熱交換により加温された熱交換媒体を前記蓄熱手段に蓄える蓄媒体時には前記熱交換手段における前記熱交換媒体と熱交換する外気の流量が少なくなるよう前記外気流量調節手段を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の内燃機関の暖機冷却システムでは、内燃機関の始動時には加温され保温可能に蓄熱手段に蓄えられた熱交換媒体を用いて内燃機関を暖機し、内燃機関を始動した後に加温された熱交換媒体を蓄える蓄媒体時には内燃機関との熱交換により加温された熱交換媒体を外気を用いて冷却する熱交換手段における外気の流量が少なくなるよう外気流量調節手段を制御する。これにより、内燃機関を始動した後に迅速に熱交換媒体を加温して蓄熱手段に蓄えることができる。しかも、外気の流量を少なくするだけだから、熱交換媒体を蓄熱手段に蓄えている最中でも熱交換媒体の温度をより適正にコントロールすることができる。なお、内燃機関が始動した後には、熱交換媒体との熱交換により内燃機関を冷却することができる。
【０００８】
こうした本発明の内燃機関の暖機冷却システムにおいて、前記制御手段は、前記蓄媒体時には前記熱交換手段における前記熱交換媒体と熱交換する外気の流量が必要最小限の流量となるよう前記外気流量調節手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、熱交換媒体を迅速に加温することができると共に熱交換媒体を蓄熱手段に蓄えている最中でも熱交換媒体の温度をより適正にコントロールすることができる。
【０００９】
また、本発明の内燃機関の暖機冷却システムにおいて、前記内燃機関の温度を検出または推定する温度検出推定手段を備え、前記制御手段は、前記蓄媒体時には前記温度検出推定手段により検出または推定された前記内燃機関の温度が前記所定の温度範囲の上限温度または該上限温度近傍の温度に至るまで前記熱交換手段における前記熱交換媒体と熱交換する外気の流量が調節可能な最低流量となるよう前記外気流量調節手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の温度が所定の温度範囲の上限温度を超えるのを抑止することができる。ここで、温度検出推定手段としては内燃機関の温度を直接検出するものや内燃機関との熱交換により加温された熱交換媒体の温度を検出して内燃機関の温度を推定するものなどが含まれる。内燃機関の温度を推定する後者の場合、内燃機関の温度を推定するものの他、熱交換媒体の温度を直接用いるものとしてもよい。
【００１０】
さらに、本発明の内燃機関の暖機冷却システムにおいて、前記熱交換手段はラジエータを有する手段であり、前記外気流量調節手段は前記ラジエータに取り付けられ、該ラジエータを通過する外気の通過風量を調節するファンを有する手段であるものとすることもできる。
【００１１】
本発明の自動車は、内燃機関と、該内燃機関を暖機および冷却する上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関の暖機冷却システム、即ち、基本的には、熱交換媒体を用いて内燃機関の始動時には該内燃機関を暖機すると共に該内燃機関の通常運転時には該内燃機関を冷却する内燃機関の暖機冷却システムであって、前記内燃機関との熱交換により加温された熱交換媒体を外気を用いて冷却する熱交換手段と、前記内燃機関と前記熱交換手段とを含む熱交換媒体の循環流路に該熱交換媒体を循環させる媒体循環手段と、前記熱交換手段における前記熱交換媒体の冷却に用いる外気の流量を調節する外気流量調節手段と、前記内燃機関との熱交換により加温された熱交換媒体を前記循環流路から導いて保温可能に蓄える蓄熱手段と、該蓄熱手段に蓄えた熱交換媒体を前記循環流路を介して前記内燃機関に供給する媒体供給手段と、前記内燃機関の始動時には前記蓄熱手段に蓄えた熱交換媒体を用いて該内燃機関が暖機されるよう前記媒体供給手段を制御し、前記内燃機関を始動した後に前記内燃機関との熱交換により加温された熱交換媒体を前記蓄熱手段に蓄える蓄媒体時には前記熱交換手段における前記熱交換媒体と熱交換する外気の流量が少なくなるよう前記外気流量調節手段を制御する制御手段と、を備える内燃機関の暖機冷却システムを搭載することを要旨とする。
【００１２】
この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関の暖機冷却システムを搭載するから、本発明の内燃機関の暖機冷却システムが奏する効果、例えば、内燃機関の暖機と冷却とを行なうことができる効果や内燃機関を始動した後に迅速に熱交換媒体を加温して蓄熱手段に蓄えることができる効果、熱交換媒体を蓄熱手段に蓄えている最中でも熱交換媒体の温度をより適正にコントロールすることができる効果などと同様な効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の一実施例としての自動車に搭載された内燃機関の暖機冷却システム２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の暖機冷却システム２０は、図示するように、エンジン１０に形成された冷却水流路１２に冷却媒体としての冷却水を循環させてエンジン１０を冷却する冷却系２１と、エンジン１０との熱交換により加温された冷却水を用いて乗員室を暖める加温系３１と、エンジン１０との熱交換により加温され保温された温水によりエンジン１０を暖機する暖機系４１と、システム全体をコントロールする電子制御ユニット６０とを備える。
【００１５】
冷却系２１は、エンジン１０の冷却水流路１２に冷却水を循環させる循環流路２２に設けられたラジエータ２４と、冷却水を循環させる循環用ポンプ２８と、循環流路２２からの冷却水をその温度に基づいて循環用ポンプ２８側への供給を調整するサーモスタット３０とを備える。ラジエータ２４には、ファン２６が取り付けられており、必要に応じてファン２６が駆動される。
【００１６】
加温系３１は、エンジン１０の冷却水流路１２に接続された分岐管３２に三方弁３４を介して接続されたヒータ３６と、このヒータ３６と三方弁３４との間に配置されて加温された冷却水をヒータ３６に圧送する加温用ポンプ３８とを備え、三方弁３４を駆動して分岐管３２にヒータ３６を接続すると共に加温用ポンプ３８を駆動することにより、エンジン１０に加温された冷却水をヒータ３６に圧送して乗員室を加温する。なお、分岐管３２には、スロットルボディ５２に温水を流す分岐管も分岐している。
【００１７】
暖機系４１は、加温系３１の分岐管３２に三方弁３４を介して接続された蓄熱タンク４２と、この蓄熱タンク４２に蓄えられた温水をエンジン１０側に圧送する暖機用ポンプ４４とを備え、三方弁３４を駆動して分岐管３２に暖機用ポンプ４４を接続すると共に暖機用ポンプ４４を駆動することにより、蓄熱タンク４２に蓄えられて保温された温水をエンジン１０の冷却水流路１２に供給してエンジン１０を暖機する。暖機系４１は、エンジン１０の暖機が終了すると、循環用ポンプ２８により圧送されエンジン１０との熱交換により加温された冷却水を分岐管３２を介して蓄熱タンク４２に回収する。
【００１８】
電子制御ユニット６０は、ＣＰＵ６２を中心とするマイクロプロセッサとして構成され、ＣＰＵ６２の他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ６４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ６６と、図示しない入出力ポートを備える。電子制御ユニット６０には、エンジン１０の冷却水流路１２に取り付けられた温度センサ１４からの冷却水のエンジン部温度Ｔｗ１や暖機系４１の蓄熱タンク４２の出入口近傍に取り付けられた温度センサ４６からの冷却水のタンク出入口部温度Ｔｗ２などが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット６０からは、ファン２６を回転駆動するモータ２７への駆動信号や循環用ポンプ２８や加温用ポンプ３８や暖機用ポンプ４４への駆動信号，三方弁３４への駆動信号，ヒータ３６への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００１９】
次に、こうして構成された実施例の暖機冷却システム２０の動作、特にエンジン１０の始動時にエンジン１０を暖機し、その後、加温された冷却水を蓄熱タンク４２に回収する際の動作について説明する。図２は、エンジン１０を始動する際に電子制御ユニット６０により実行される始動暖機処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンが実行されると、電子制御ユニット６０のＣＰＵ６２は、まず、三方弁３４を駆動して分岐管３２に蓄熱タンク４２だけを接続すると共に（ステップＳ１００）、暖機用ポンプ４４を駆動して蓄熱タンク４２に保温されて蓄えられた温水をエンジン１０の冷却水流路に圧送し（ステップＳ１１０）、所定時間経過するのを待つ（ステップＳ１２０）。ここで、所定時間は蓄熱タンク４２の温水をエンジン１０の冷却水流路１２に供給してエンジン１０を暖めるのに要する時間として設定されている。
【００２０】
暖機用ポンプ４４を駆動して所定時間経過すると、暖機用ポンプ４４を駆動停止すると共に（ステップＳ１３０）、三方弁３４を駆動して分岐管３２への蓄熱タンク４２の接続を解除すると共にヒータ３６を接続し（ステップＳ１３５）、エンジン１０の始動許可を行なう（ステップＳ１４０）。こうしてエンジン１０の始動許可がなされると、図示しないスタータモータが駆動されてエンジン１０がクランキングされて始動される。そして、循環用ポンプ２８の駆動を開始し（ステップＳ１５０）、エンジン１０の冷却水流路１２に取り付けられた温度センサ１４により検出されるエンジン部水温Ｔｗ１が閾値Ｔｒｅｆより高くなるのを待つ（ステップＳ１５５）。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、蓄熱タンク４２に温水の回収を行なう際の温水の最低温度として設定されている。なお、このときの冷却水は、循環用ポンプ２８の駆動により冷却系２１を循環すると共に三方弁３４によりヒータ３６側にも流れ込む。
【００２１】
エンジン部水温Ｔｗ１が閾値Ｔｒｅｆより高くなると、ファン２６を必要最小限で駆動するようファン最小限駆動フラグＦに値１を設定し（ステップＳ１６０）、三方弁３４を全開して分岐管３２に蓄熱タンク４２もヒータ３６も接続された状態とする（ステップＳ１６５）。ここで、ファン最小限駆動フラグＦは、エンジン１０の冷却水流路１０に取り付けられた温度センサ１４からのエンジン部温度Ｔｗ１などに基づいてファン２６を駆動制御する図示しないファン駆動処理ルーチンにおいて、エンジン１０をその機能を損なうことなく運転することができる許容温度の上限近傍となるまでファン２６を最小限の駆動により制御するよう要請するためのものである。したがって、ファン最小限駆動フラグＦに値１が設定されることにより、ファン２６は必要最小限の駆動により制御されることになる。なお、このときの冷却水は、循環用ポンプ２８の駆動により冷却系２１を循環するが、三方弁３４が全開とされていることから、蓄熱タンク４２やヒータ３６側にも流れ込む。
【００２２】
こうしてファン２６が最小限駆動で制御されるよう指示すると、エンジン１０が運転停止されていないことを条件に蓄熱タンク４２の出入口近傍に取り付けられた温度センサ４６からのタンク出入口部温度Ｔｗ２が目標温度Ｔ＊となるのを待つ（ステップＳ１７０〜Ｓ１９０）。ここで、目標温度Ｔ＊は、蓄熱タンク４２に蓄えるべき温水の温度として設定されるものである。タンク出入口部温度Ｔｗ２が目標温度Ｔ＊に至ると、ファン２６の必要最小限の駆動を解除するようファン最小限駆動フラグＦに値０を設定すると共に（ステップＳ２００）、三方弁３４を駆動して分岐管３２と蓄熱タンク４２との接続を解除して（ステップＳ２１０）、本ルーチンを終了する。これにより、蓄えるべき温度の温水を蓄熱タンク４２に蓄えることができる。
【００２３】
一方、タンク出入口部温度Ｔｗ２が目標温度Ｔ＊に至る前にエンジン１０の運転が停止されると、タンク出入口部温度Ｔｗ２が目標温度Ｔ＊に至ったときと同様に、ファン２６の必要最小限の駆動を解除するようファン最小限駆動フラグＦに値０を設定すると共に（ステップＳ２００）、三方弁３４を駆動して分岐管３２と蓄熱タンク４２との接続を解除して（ステップＳ２１０）、本ルーチンを終了する。これにより、温度は低いものの、できる限り高い温度の温水を蓄熱タンク４２に蓄えることができる。
【００２４】
以上説明した実施例の暖機冷却システム２０によれば、蓄熱タンク４２に温水を回収する際には、ファン２６が必要最小限で駆動制御されるよう指示するから、迅速に蓄えるべき温度の温水を蓄熱タンク４２に蓄えることができる。しかも、ファン２６は駆動停止されず、必要最小限で駆動されるから、温水を蓄熱タンク４２に回収している最中でも冷却水の温度を調整することができる。
【００２５】
実施例の暖機冷却システム２０では、蓄熱タンク４２に温水を回収する際には、ファン２６が必要最小限で駆動制御されるよう指示するものとしたが、エンジン１０が運転可能な許容温度の上限温度やその近傍温度に至るまでファン２６を最低回転数で駆動するよう指示するものとしても構わない。
【００２６】
実施例の暖機冷却システム２０では、エンジン１０を始動した後も三方弁３４による分岐管３２と蓄熱タンク４２との接続が維持されるものとしたが、エンジン１０を始動する際に三方弁３４による分岐管３２と蓄熱タンク４２との接続を解除し、エンジン１０の冷却水流路１２に取り付けられた温度センサ１４からのエンジン部温度Ｔｗ１が蓄熱タンク４２に蓄えるべき温水の温度に近い温度になったときに三方弁３４により分岐管３２と蓄熱タンク４２とを接続して蓄熱タンク４２に温水を回収するものとしても構わない。
【００２７】
実施例の暖機冷却システム２０では、暖機冷却システム２０を自動車に搭載するものとしたが、暖機冷却システム２０を自動車以外の列車などの車両に搭載するものとしてもよく、船舶，航空機などのその他の移動体に搭載するものとしてもよい。また、建設設備などの移動体以外の設備に組み込まれるものとしても構わない。
【００２８】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例としての内燃機関の暖機冷却システム２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】電子制御ユニット６０により実行される始動暖機処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３０】
１０  エンジン、１２  冷却水流路、１４  温度センサ、２０  暖機冷却システム、２１  冷却系、２２  循環流路、２４  ラジエータ、２６  ファン、２７  モータ、２８  循環用ポンプ、３０  サーモスタット、３１  加温系、３２  分岐管、３４  三方弁、３６  ヒータ、３８  加温用ポンプ、４１  暖機系、４２  蓄熱タンク、４４  暖機用ポンプ、４６  温度センサ、５２  スロットルボディ、６０  電子制御ユニット、６２  ＣＰＵ、６４  ＲＯＭ、６６  ＲＡＭ。
【図１】
2005256672.tif 000003
【図２】
2005256672.tif 000004