(57)【要約】【課題】冷却水の循環を微小流量に制限する又は停止する場合にエンジンを適度に冷却する。【解決手段】ＥＣＵ１００は、エンジン５が暖機運転状態である場合に、ウォータポンプ４を停止し、三方弁７を介して、第１負圧配管７１、７２内の空気を導通すると共に、リザーバタンク１と大気との間の空気を遮断し、電動バルブ８を開状態とする。よって、インテークマニホールド５１の吸気負圧が、第１負圧配管７１、三方弁７、第１負圧配管７２、リザーバタンク１、第２負圧配管８１、電動バルブ８、及び、第２負圧配管８２を順次経由して、冷却水配管５４（ウォータジャケット５３）へ印加される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンが暖機運転状態である場合に、エンジンへの冷却水の循環を微小流量に制限する又は停止する冷却装置であって、
冷却水の循環を微小流量に制限する又は停止する際に、スロットルバルブ下流側の吸気負圧をエンジンブロック内又はエンジンブロック近傍の冷却水へ印加することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却装置において、
空気及び冷却水を収容可能に構成されたタンクと、
前記スロットルバルブ下流側と、前記タンクとの間で、空気を導通可能に構成された第１負圧配管と、
エンジンを冷却する冷却水の導通路と前記タンクとの間で、空気を導通可能に構成された第２負圧配管と、を更に備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載の冷却装置において、
前記第１負圧配管内の空気を導通又は遮断する負圧切換手段と、
エンジンが暖機運転状態であるか否かを判定する暖機判定手段と、
前記暖機判定手段によってエンジンが暖機運転状態であると判定された場合に、前記負圧切換手段を導通状態とし、前記暖機判定手段によってエンジンが暖機運転状態ではないと判定された場合に、前記負圧切換手段を遮断状態とする切換指示手段と、を更に備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項３に記載の冷却装置において、
前記負圧切換手段は、前記第１負圧配管に介設されると共に、一方端が大気に開放された配管に接続された三方弁を備え、
前記三方弁は、前記切換指示手段からの指示に基づいて、
前記暖機判定手段によってエンジンが暖機運転状態であると判定された場合には、前記第１負圧配管内の空気を導通すると共に、前記タンクと大気との間の空気を遮断し、
前記暖機判定手段によってエンジンが暖機運転状態ではないと判定された場合には、前記第１負圧配管内の空気を遮断すると共に、前記タンクと大気との間の空気を導通することを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の冷却装置において、
エンジンの冷却水下流側における冷却水の温度を検出する水温センサを更に備え、
前記暖機判定手段は、前記水温センサによって検出された冷却水の温度に基づいて、エンジンが暖機運転状態であるか否かを判定することを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれか１つに記載の冷却装置において、
前記第２負圧配管に介設され、エンジンを冷却する冷却水の導通路から、前記タンクへの冷却水の流動を遮断する遮断手段を更に備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
請求項６に記載の冷却装置において、
前記遮断手段は、開閉自在に構成されたバルブを備え、
前記バルブは、前記暖機判定手段によってエンジンが暖機運転状態であると判定された場合には、開状態とされ、前記暖機判定手段によってエンジンが暖機運転状態ではないと判定された場合には、閉状態とされることを特徴とする冷却装置。
【請求項８】
請求項６に記載の冷却装置において、
前記遮断手段は、エンジンを冷却する冷却水の導通路から、前記タンクへの冷却水の流動を阻止する逆止弁を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項９】
請求項３から請求項８のいずれか１つに記載の冷却装置において、
前記第２負圧配管は、エンジンの冷却水下流側に配設された冷却水配管と、前記タンクとの間の空気を導通させることを特徴とする冷却装置。
【請求項１０】
請求項３から請求項９のいずれか１つに記載の冷却装置において、
前記タンク内の前記第２負圧配管端部に配設され、水蒸気を凝縮させる凝縮器を更に備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項１１】
請求項２から請求項１０のいずれか１つに記載の冷却装置において、
前記タンクは、冷却水のリザーバタンクであることを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンが暖機運転状態である場合に、エンジンへの冷却水の循環を微小流量に制限する又は停止する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの低温始動する際のフリクションロスを低減して、エンジンの燃費を向上するために、エンジンの暖機運転状態の期間を短縮する（以下、「暖機を促進する」ともいう）種々の技術が提案されている。
【０００３】
例えば、暖機運転状態において、エンジンのウォータジャケットを経由してスロットルボデーを通過するバイパス通路の冷却水の流量を、全閉流量又は微小流量に制御する内燃機関の冷却水流量制御装置が開示されている（特許文献１参照）。この冷却水流量制御装置によれば、バイパス通路の冷却水の流量を少なくする程、暖機を促進することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の内燃機関の冷却水流量制御装置等において、暖機を更に促進するために、ポンプの運転を停止することによって冷却水の循環を停止する場合には、エンジンのシリンダボア上部が局所的に高温となる虞がある。また、エンジンのシリンダボア上部が高温となって、熱膨張により変形して、ピストン打音が大きくなる虞もある。そこで、エンジンへの冷却水の循環を停止するときにも、エンジンを適度に冷却する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、冷却水の循環を微小流量に制限する又は停止する場合にエンジンを適度に冷却することの可能な冷却装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る冷却装置は、以下のように構成されている。
【０００８】
すなわち、本発明に係る冷却装置は、エンジンが暖機運転状態である場合に、エンジンへの冷却水の循環を停止する冷却装置であって、冷却水の循環を微小流量に制限する又は停止する際に、スロットルバルブ下流側の（例えば、インテークマニホールドにおける）吸気負圧をエンジンブロック内又はエンジンブロック近傍の冷却水へ印加する。
【０００９】
かかる構成を備える冷却装置によれば、冷却水の循環を微小流量に制限する又は停止する際に、スロットルバルブ下流側の吸気負圧がエンジンブロック内又はエンジンブロック近傍の冷却水へ印加されるため、エンジンを適度に冷却することができる。
【００１０】
すなわち、スロットルバルブ下流側の吸気負圧がエンジンブロック内又はエンジンブロック近傍の冷却水へ印加されるため、エンジンブロック内の冷却水の沸点が低下して沸騰し易くなる。したがって、エンジンブロック内における冷却水による冷却状態が沸騰冷却状態となり易いので、通常の冷却状態である対流冷却状態と比較して効率的に冷却することができるため、エンジンを適度に冷却することができるのである。
【００１１】
また、本発明に係る冷却装置は、空気及び冷却水を収容可能に構成されたタンクと、前記スロットルバルブ下流側（例えば、インテークマニホールド）と前記タンクとの間で空気を導通可能に構成された第１負圧配管と、エンジンを冷却する冷却水の導通路と前記タンクとの間で空気を導通可能に構成された第２負圧配管と、を更に備えることが好ましい。
【００１２】
かかる構成を備える冷却装置によれば、空気及び冷却水を収容可能に構成されたタンクが、第１負圧配管を介して、スロットルバルブ下流側との間で空気が導通可能にされると共に、第２負圧配管を介して、エンジンを冷却する冷却水の導通路の間で空気が導通可能にされるため、スロットルバルブ下流側への水蒸気（又は、冷却水）の浸入を防止することができる。
【００１３】
すなわち、第１負圧配管、タンク、及び、第２負圧配管を順次経由して、スロットルバルブ下流側における吸気負圧が、エンジンを冷却する冷却水の導通路に印加される。また、スロットルバルブ下流側における吸気負圧が印加されることによって、エンジンブロック内の冷却水の沸点が低下して沸騰し易くなる。エンジンブロック内の冷却水が沸騰すると水蒸気が発生するが、発生した水蒸気は、第２負圧配管を介して、タンク内で凝結されるため、この水蒸気が第１負圧配管を介してスロットルバルブ下流側へ浸入することを防止することができるのである。更に、エンジンブロック内の冷却水が、第２負圧配管を介して流出した場合であっても、流出した冷却水はタンク内に貯留されるため、この冷却水が第１負圧配管を介してスロットルバルブ下流側へ浸入することを防止することができるのである。
【００１４】
また、本発明に係る冷却装置は、前記第１負圧配管内の空気を導通又は遮断する負圧切換手段と、エンジンが暖機運転状態であるか否かを判定する暖機判定手段と、前記暖機判定手段によってエンジンが暖機運転状態であると判定された場合に、前記負圧切換手段を導通状態とし、前記暖機判定手段によってエンジンが暖機運転状態ではないと判定された場合に、前記負圧切換手段を遮断状態とする切換指示手段と、を更に備えることが好ましい。
【００１５】
かかる構成を備える冷却装置によれば、エンジンが暖機運転状態であると判定された場合に、第１負圧配管内の空気が導通状態とされるため、第１負圧配管、タンク、及び、第２負圧配管を順次経由して、スロットルバルブ下流側（例えば、インテークマニホールド）の吸気負圧を、エンジンを冷却する冷却水の導通路に印加することができる。また、エンジンが暖機運転状態ではないと判定された場合に、第１負圧配管内の空気が遮断状態とされるため、スロットルバルブ下流側の吸気負圧が、エンジンを冷却する冷却水の導通路に印加されることがなく、冷却水の過度の沸騰を防止することができる。
【００１６】
また、本発明に係る冷却装置は、前記負圧切換手段が、前記第１負圧配管に介設されると共に、一方端が大気に開放された配管に接続された三方弁を備え、前記三方弁が、前記切換指示手段からの指示に基づいて、前記暖機判定手段によってエンジンが暖機運転状態であると判定された場合には、前記第１負圧配管内の空気を導通すると共に、前記タンクと大気との間の空気を遮断し、前記暖機判定手段によってエンジンが暖機運転状態ではないと判定された場合には、前記第１負圧配管内の空気を遮断すると共に、前記タンクと大気との間の空気を導通することが好ましい。
【００１７】
かかる構成を備える冷却装置によれば、エンジンが暖機運転状態であると判定された場合には、第１負圧配管に介設された三方弁によって、第１負圧配管内の空気が導通されると共に、タンクと大気との間の空気が遮断されるため、スロットルバルブ下流側（例えば、インテークマニホールド）の吸気負圧を、エンジンを冷却する冷却水の導通路に印加することができる。
【００１８】
また、エンジンが暖機運転状態ではないと判定された場合には、第１負圧配管に介設された三方弁によって、第１負圧配管内の空気が遮断されると共に、タンクと大気との間の空気が導通されるため、タンク内の空気の圧力を大気圧に戻すことができる。すなわち、タンク内に負圧が残っていると、タンク内の冷却水が沸騰し易くなるため、早期に大気圧に戻すことが好ましいのである。
【００１９】
また、本発明に係る冷却装置は、エンジンの冷却水下流側における冷却水の温度を検出する水温センサを更に備え、前記暖機判定手段が、前記水温センサによって検出された冷却水の温度に基づいて、エンジンが暖機運転状態であるか否かを判定することが好ましい。
【００２０】
かかる構成を備える冷却装置によれば、水温センサによって、エンジンの冷却水下流側における冷却水の温度が検出され、検出された冷却水の温度に基づいて、エンジンが暖機運転状態であるか否かが判定されるため、エンジンが暖機運転状態であるか否かを適正に判定することができる。
【００２１】
また、本発明に係る冷却装置は、前記第２負圧配管に介設され、エンジンを冷却する冷却水の導通路から、前記タンクへの冷却水の流動を遮断する遮断手段を更に備えることが好ましい。
【００２２】
かかる構成を備える冷却装置によれば、例えば、エンジンが暖機運転状態ではない場合に、エンジンを冷却する冷却水の導通路から第２負圧配管を介してタンクへ冷却水が流動することを防止することができる。
【００２３】
また、本発明に係る冷却装置は、前記遮断手段が、開閉自在に構成されたバルブを備え、前記バルブが、前記暖機判定手段によってエンジンが暖機運転状態であると判定された場合には、開状態とされ、前記暖機判定手段によってエンジンが暖機運転状態ではないと判定された場合には、閉状態とされることが好ましい。
【００２４】
かかる構成を備える冷却装置によれば、エンジンが暖機運転状態であると判定された場合には、第２負圧配管に介設されたバルブが開状態とされるため、第２負圧配管を介して、スロットルバルブ下流側（例えば、インテークマニホールド）の吸気負圧を、エンジンを冷却する冷却水の導通路に印加することができる。また、エンジンが暖機運転状態ではないと判定された場合には、第２負圧配管に介設されたバルブが閉状態とされるため、エンジンを冷却する冷却水の導通路から第２負圧配管を介してタンクへ冷却水が流動することを防止することができる。
【００２５】
また、本発明に係る冷却装置は、前記遮断手段が、エンジンを冷却する冷却水の導通路から、前記タンクへの冷却水の流動を阻止する逆止弁を備えることが好ましい。
【００２６】
かかる構成を備える冷却装置によれば、例えば、エンジンが暖機運転状態ではない場合に、逆止弁によって、エンジンを冷却する冷却水の導通路から第２負圧配管を介してタンクへ冷却水が流動することを防止することができる。
【００２７】
また、本発明に係る冷却装置は、前記第２負圧配管が、エンジンの冷却水下流側に配設された冷却水配管と、前記タンクとの間の空気を導通させることが好ましい。
【００２８】
かかる構成を備える冷却装置によれば、第２負圧配管を介して、エンジンの冷却水下流側に配設された冷却水配管とタンクとの間の空気が導通されるため、スロットルバルブ下流側（例えば、インテークマニホールド）の吸気負圧がエンジンの冷却水下流側の冷却水へ印加されるので、エンジンを効果的に冷却することができる。
【００２９】
すなわち、エンジンの冷却水上流側には、ポンプ等が配設されるため、エンジンの冷却水下流側に配設された冷却水配管のほうが、エンジンのシリンダに近接した位置にインテークマニホールドにおける吸気負圧を印加することができるので、エンジンを効果的に冷却することができるのである。
【００３０】
また、本発明に係る冷却装置は、前記タンク内の前記第２負圧配管端部に配設され、水蒸気を凝縮させる凝縮器を更に備えることが好ましい。
【００３１】
かかる構成を備える冷却装置によれば、水蒸気を凝縮させる凝縮器が、タンク内の第２負圧配管端部に配設されているため、第２負圧配管を介して流入する水蒸気を早期に凝縮させることができるので、水蒸気が第１負圧配管を介してスロットルバルブ下流側（例えば、インテークマニホールド）へ浸入することを更に確実に防止することができる。
【００３２】
また、本発明に係る冷却装置は、前記タンクが、冷却水のリザーバタンクであることが好ましい。
【００３３】
かかる構成を備える冷却装置によれば、タンクが、冷却水のリザーバタンクであるため、新たにタンクを配設する必要がないため、簡素な構成でエンジンを適度に冷却することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係る冷却装置によれば、冷却水の循環を微小流量に制限する又は停止する際に、スロットルバルブ下流側（例えば、インテークマニホールド）の吸気負圧がエンジンブロック内又はエンジンブロック近傍の冷却水へ印加されるため、エンジンを適度に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る冷却装置の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示すＥＣＵにおける機能構成の構成の一例を示す機能構成図である。
【図３】エンジンが暖機運転状態である場合の、図１に示す冷却装置の状態の一例を示す図である。
【図４】冷却水の気圧と沸点との関係の一例を示すグラフである。
【図５】エンジンが暖機運転状態ではない場合の、図１に示す冷却装置の状態の一例を示す図である。
【図６】図２に示すＥＣＵの動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３７】
−冷却水循環経路−
図１は、本発明に係る冷却装置の一例を示す構成図である。まず、冷却装置における冷却水の循環経路について図１を参照して説明する。図１に示すように、冷却水の循環経路には、リザーバタンク１、ラジエータ２、サーモスタット３、ウォータポンプ４、エンジン５、及び、ヒータコア６が配設されている。
【００３８】
リザーバタンク１は、冷却水Ｗを貯留するタンクであって、ラジエータキャップ２１と配管１２を介して接続されている。ここで、リザーバタンク１は、特許請求の範囲に記載のタンクに相当する。なお、リザーバタンク１内の空気圧は、三方弁７によって空気配管７３を介して制御される。
【００３９】
ラジエータ２は、冷却水と外気（走行風及び冷却ファンの駆動による送風）との間で熱交換を行い、外気に放熱することによって冷却水を冷却するものであって、ラジエータキャップ２１を備えている。また、冷却水配管２２を介して、サーモスタット３に接続され、冷却水配管５６を介して、エンジン５の冷却水下流側に配設された冷却水配管５４に接続されている。
【００４０】
ラジエータキャップ２１は、冷却水の循環経路の内圧を調整するものであって、冷却水配管２２を介してラジエータ２とリザーバタンク１との間で冷却水を導通、遮断するものである。具体的には、循環経路内の冷却水の温度が上昇して、冷却水の内圧が所定の上限値以上になると、ラジエータキャップ２１に配設された加圧弁が開かれ、ラジエータ２からリザーバタンク１へ冷却水が流入する。逆に、循環経路内の冷却水の温度が下降して、冷却水の循環経路の内圧が所定の下限値以下になると、ラジエータキャップ２１に配設された負圧弁が開かれ、リザーバタンク１からラジエータ２へ冷却水が流入する。
【００４１】
サーモスタット３は、ラジエータ２とウォータポンプ４との間の水路を遮断又は導通するものであって、例えば、冷却水の温度の高低に応じて膨張、収縮するサーモワックスを駆動源として弁体（バルブ）を駆動することができる。具体的には、冷却水温度が比較的低い（例えば、８０℃未満である）場合には、サーモスタット３は、バルブを閉状態とすることによってラジエータ２とウォータポンプ４との間の水路を遮断し、ラジエータ２に冷却水を流さない状態とする。一方、冷却水温度が比較的高い（例えば、８０℃以上である）場合には、サーモスタット３は、バルブを開状態とすることによってラジエータ２とウォータポンプ４との間の水路を導通し、ラジエータ２に冷却水の一部を流すことでその冷却水が回収した熱をラジエータ２によって大気に放出する。
【００４２】
ウォータポンプ４は、冷却水の循環経路内において冷却水を循環させるものであって、後述するＥＣＵ１００（図２に示すポンプ制御部１０２）によってその駆動、停止が制御される。具体的には、エンジン５が暖機運転状態である場合には、ウォータポンプ４が停止され、エンジン５が暖機運転状態ではない場合には、ウォータポンプ４が駆動される。
【００４３】
本実施形態では、エンジン５が暖機運転状態であるときに、ウォータポンプ４を停止する場合について説明するが、エンジン５が暖機運転状態であるときに、ウォータポンプ４からの冷却水の吐出流量を微小流量に制限する形態でもよい。ただし、この場合には、ウォータポンプ４からの冷却水の吐出量を制御可能な構造を備える必要がある。例えば、ウォータポンプ４が、流量制御の可能な構造である形態でもよい。また、例えば、ウォータポンプ４の吐出側に、流量制御弁等が配設されている形態でもよい。
【００４４】
エンジン５は、シリンダブロック内に、それぞれ、ピストンが挿入され、燃焼室を形成する複数の（例えば、４個の）シリンダボアを備え、車両の駆動源として機能する。また、エンジン５は、シリンダボア壁を冷却するウォータジャケット５３を備えている。更に、ウォータジャケット５３の冷却水下流側には、冷却水配管５４が接続されている。冷却水配管５４には、冷却水の温度を検出する水温センサ５５が配設されている。また、冷却水配管５４の冷却水下流側（図１の右側）は、ラジエータ２に接続される冷却水配管５６、及び、ヒータコア６に接続される冷却水配管５７に分岐している。
【００４５】
水温センサ５５は、ウォータジャケット５３の下流側における冷却水の温度を検出するセンサであって、検出した温度信号は、後述するＥＣＵ１００（図２に示す暖機判定部１０１）へ出力される。本実施形態では、水温センサ５５が、ウォータジャケット５３の冷却水下流側の冷却水配管５４に配設されている場合について説明するが、水温センサ５５が、ウォータジャケット５３等に配設されている形態でもよい。
【００４６】
ヒータコア６は、ウォータジャケット５３から排出された冷却水の熱を利用して、車室内を暖房するものであって、エアコンディショナの送風ダクトに臨んで配設されている。すなわち、車室内の暖房時には送風ダクト内を流れる空調風をヒータコア６に通過させて、温風として車室内に供給する一方、それ以外の場合（例えば、冷房時）には空調風がヒータコア６をバイパスするべく構成されている。ヒータコア６を通過した冷却水は、冷却水配管６１を介して、サーモスタット３及びウォータポンプ４へ供給される。
【００４７】
上述のように、冷却水循環経路は、冷却水が回収した熱をラジエータ２によって大気に放出する第１系統と、冷却水が回収した熱をヒータコア６によって車室内の暖房に利用する第２系統とから構成されている。第１系統は、ウォータポンプ４から、ウォータジャケット５３、冷却水配管５４、冷却水配管５６、ラジエータ２、冷却水配管２２、及び、サーモスタット３を順次経由して、ウォータポンプ４に戻る循環経路である。第２系統は、ウォータポンプ４から、ウォータジャケット５３、冷却水配管５４、冷却水配管５７、ヒータコア６、冷却水配管６１、及び、サーモスタット３を順次経由して、ウォータポンプ４に戻る循環経路である。
【００４８】
−冷却装置の主要部−
次に、図１を参照して、本発明に係る冷却装置の主要部について順次説明する。冷却装置は、第１負圧配管７１、７２、三方弁７、第２負圧配管８１、８２、電動バルブ８、及び、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００を備えている。
【００４９】
第１負圧配管７１、７２は、エンジン５のインテークマニホールド５１と、リザーバタンク１との間で、空気を導通可能に構成された空気配管である。また、第１負圧配管７１、７２には、三方弁７が介設されている。すなわち、インテークマニホールド５１と三方弁７との間が、第１負圧配管７１によって空気を導通可能に接続され、三方弁７とリザーバタンク１との間が、第１負圧配管７２によって空気を導通可能に接続されている。
【００５０】
インテークマニホールド５１は、エンジン５のシリンダヘッドに形成された吸気ポートにおいて吸気通路を接続するものである。また、吸気通路においてインテークマニホールド５１の吸気上流側には、スロットルバルブ５２が設けられている。スロットルバルブ５２は、ＥＣＵ１００から送信される制御信号によって開度が制御され、インテークマニホールド５１に流入する吸気の流量を調整可能に構成されている。
【００５１】
なお、エンジン５が暖機運転状態であるときには、スロットルバルブ５２が絞られているため、スロットルバルブ５２の吸気下流側において吸気負圧（「吸気管負圧」ともいう）が発生している。本発明における冷却装置は、スロットルバルブ５２の吸気下流側において発生する吸気負圧を利用するものである。
【００５２】
本実施形態では、第１負圧配管７１がインテークマニホールド５１に接続されている場合について説明するが、第１負圧配管７１がスロットルバルブ５２の吸気下流側に接続されている形態であればよい。すなわち、第１負圧配管７１が、スロットルバルブ５２の吸気下流側において発生する吸気負圧を利用可能な位置に接続されていればよい。
【００５３】
三方弁７は、リザーバタンク１内の空気圧を制御するものであって、第１負圧配管７１、７２に介設されると共に、一方端が大気に開放された空気配管７３に接続されている。ここで、三方弁７は、特許請求の範囲に記載の負圧切換手段の一部に相当する。なお、後述するように、三方弁７は、ＥＣＵ１００（図２に示す三方弁制御部１０４）からの指示に基づいて、導通、遮断が制御される。
【００５４】
第２負圧配管８１、８２は、エンジン５を冷却する冷却水の導通路（ここでは、冷却水配管５４）とリザーバタンク１との間で、空気を導通可能に構成された空気配管である。また、第２負圧配管８１、８２には、電動バルブ８が介設されている。すなわち、電動バルブ８とリザーバタンク１との間が、第２負圧配管８１によって空気を導通可能に接続され、冷却水配管５４と電動バルブ８との間が、第２負圧配管８２によって空気を導通可能に接続されている。また、リザーバタンク１内の第２負圧配管８１端部には、凝縮器１１が配設されている。
【００５５】
このようにして、第１負圧配管７１、７２と第２負圧配管８１、８２とが、リザーバタンク１を介して接続されている（すなわち、特許請求の範囲に記載のタンクが、リザーバタンク１である）ため、新たにタンクを配設する必要がないので、簡素な構成でエンジン５を適度に冷却することができる。
【００５６】
本実施形態に係る冷却装置では、第１負圧配管７１、７２と第２負圧配管８１、８２とが、リザーバタンク１を介して接続されている（すなわち、特許請求の範囲に記載のタンクが、リザーバタンク１である）場合について説明するが、第１負圧配管７１、７２と第２負圧配管８１、８２とが、空気及び冷却水を収容可能なタンク（例えば、インテークマニホールド５１の吸気負圧等の負圧が印加され、負圧を安定化可能に構成された負圧タンク等）を介して接続されている形態であればよい。
【００５７】
また、第２負圧配管８１、８２を介して、エンジン５の冷却水下流側に配設された冷却水配管５４とリザーバタンク１との間の空気が導通されるため、インテークマニホールド５１における吸気負圧がエンジン５の冷却水下流側の冷却水へ印加されるので、エンジン５を効果的に冷却することができる。すなわち、エンジン５の冷却水上流側には、ウォータポンプ４等が配設されるため、エンジン５の冷却水下流側に配設された冷却水配管５４のほうが、エンジン５のシリンダに近接した位置にインテークマニホールド５１における吸気負圧を印加することができるので、エンジン５を効果的に冷却することができるのである。
【００５８】
本実施形態では、第２負圧配管８１、８２の一方端が、冷却水配管５４に接続されている場合について説明するが、第２負圧配管８１、８２の一方端が、エンジン５を冷却する冷却水の導通路に接続されている形態であればよい。例えば、第２負圧配管８１、８２の一方端が、冷却水配管５６又は冷却水配管５７に接続されている形態でもよい。ただし、第２負圧配管８１、８２を介して、インテークマニホールド５１の吸気負圧が印加されるため、第２負圧配管８１、８２の一方端は、ウォータジャケット５３に近接している位置に接続されていることが好ましい。
【００５９】
再び、図１に戻って、本発明に係る冷却装置の主要部について説明する。電動バルブ８は、第２負圧配管８１、８２に介設され、エンジン５を冷却する冷却水の導通路である冷却水配管５４から、リザーバタンク１への冷却水の流動を遮断するバルブである。ここで、電動バルブ８は、特許請求の範囲における遮断手段の一部に相当すると共に、特許請求の範囲におけるバルブに相当する。なお、後述するように、電動バルブ８は、ＥＣＵ１００（図２に示す遮断部１０５）からの指示に基づいて、開閉制御される。
【００６０】
凝縮器１１は、水蒸気を凝縮させるものである。具体的には、図３を用いて後述するように、エンジン５が暖機運転状態である場合には、三方弁７によって第１負圧配管７１、７２内の空気が導通状態とされると共に、電動バルブ８が開状態とされて、インテークマニホールド５１内の吸気負圧が、冷却水配管５４へ印加される。そして、インテークマニホールド５１内の吸気負圧が冷却水配管５４を介してウォータジャケット５３内の冷却水に印加され、冷却水の沸点が低下して、ウォータジャケット５３内の冷却水が沸騰し易くなる。この沸騰によって発生した水蒸気は、第２負圧配管８２、８１を介して、リザーバタンク１側へ流入するが、凝縮器１１によって凝結されて冷却水Ｗとなり、リザーバタンク１に貯留される。
【００６１】
このようにして、水蒸気を凝縮させる凝縮器１１が、リザーバタンク１内の第２負圧配管８１端部に配設されているため、第２負圧配管８２、８１を介して流入する水蒸気を早期に凝縮させることができるので、水蒸気が第１負圧配管７２、７１を介してインテークマニホールド５１へ浸入することを防止することができる。
【００６２】
−ＥＣＵ１００−
次に、図１、及び、図２を参照して、ＥＣＵ１００の構成について説明する。図２は、図１に示すＥＣＵ１００における機能構成の構成の一例を示す機能構成図である。ここで、ＥＣＵ１００は、ウォータポンプ４、三方弁７、及び、電動バルブ８等を制御するものであって、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び、バックアップＲＡＭを備えている。
【００６３】
ＲＯＭには、各種制御プログラム、及び、各種制御プログラムを実行する際に参照されるテーブルデータ（又は、マップデータ）等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムを読み出して実行することによって種々の処理を行う。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの処理の結果、各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭは、例えばエンジン５の停止時に、保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
【００６４】
ＥＣＵ１００には、水温センサ５５などが接続されており、水温センサ５５などからの検出信号がＥＣＵ１００に入力される。また、ＥＣＵ１００には、制御対象として、ウォータポンプ４、三方弁７、及び、電動バルブ８などが接続されている。
【００６５】
また、ＥＣＵ１００において、ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを読み出して実行することによって、機能的に、暖機判定部１０１、ポンプ制御部１０２、切換指示部１０３、三方弁制御部１０４、及び、遮断部１０５として機能する。なお、本発明に係る冷却装置は、暖機判定部１０１、ポンプ制御部１０２、切換指示部１０３、三方弁制御部１０４、及び、遮断部１０５を備えている。
【００６６】
暖機判定部１０１は、エンジン５が暖機運転状態であるか否かを判定する機能部である。ここで、暖機判定部１０１は、特許請求の範囲における暖機判定手段に相当する。具体的には、暖機判定部１０１は、水温センサ５５によって検出された冷却水の温度ＴＷに基づいて、エンジン５が暖機運転状態であるか否かを判定する。例えば、暖機判定部１０１は、冷却水の温度ＴＷが予め設定された水温閾値ＴＷｔｈ（例えば、８０℃）未満である場合には、エンジン５が暖機運転状態であると判定し、冷却水の温度ＴＷが水温閾値ＴＷｔｈ以上である場合には、エンジン５が暖機運転状態ではないと判定する。
【００６７】
このようにして、水温センサ５５によって、エンジン５の冷却水下流側における冷却水の温度ＴＷが検出され、検出された冷却水の温度ＴＷに基づいて、エンジン５が暖機運転状態であるか否かが判定されるため、エンジン５が暖機運転状態であるか否かを適正に判定することができる。
【００６８】
なお、本実施形態においては、暖機判定部１０１が、水温センサ５５によって検出された冷却水の温度ＴＷに基づいて、エンジン５が暖機運転状態であるか否かを判定する場合について説明するが、暖機判定部１０１が、その他の検出値等（例えば、エンジン５の始動後の経過時間、水温センサ５５が配設されているウォータジャケット５３の下流側を除く位置における冷却水の温度等）に基づいて、エンジン５が暖機運転状態であるか否かを判定する形態でもよい。
【００６９】
ポンプ制御部１０２は、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態であると判定された場合に、ウォータポンプ４を停止（ＯＦＦ）することによって、エンジン５（ウォータジャケット５３）等への冷却水の循環を停止する機能部である。一方、ポンプ制御部１０２は、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態ではないと判定された場合には、ウォータポンプ４を駆動（ＯＮ）することによって、エンジン５（ウォータジャケット５３）等へ冷却水を循環する。
【００７０】
切換指示部１０３は、三方弁制御部１０４を介して第１負圧配管７１、７２内の空気を導通又は遮断する機能部である。ここで、切換指示部１０３は、特許請求の範囲における切換指示手段に相当する。具体的には、切換指示部１０３は、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態であると判定された場合には、三方弁制御部１０４を介して第１負圧配管７１、７２内の空気を導通状態とする。一方、切換指示部１０３は、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態ではないと判定された場合には、三方弁制御部１０４を介して第１負圧配管７１、７２内の空気を遮断状態とする。
【００７１】
三方弁制御部１０４は、切換指示部１０３からの指示に基づいて、三方弁７を制御する機能部である。ここで、三方弁制御部１０４は、特許請求の範囲における負圧切換手段の一部に相当する。具体的には、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態であると判定された場合には、三方弁制御部１０４は、切換指示部１０３からの指示に基づいて、三方弁７を介して、第１負圧配管７１、７２内の空気を導通すると共に、リザーバタンク１と大気との間の空気を遮断する。一方、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態ではないと判定された場合には、三方弁制御部１０４は、切換指示部１０３からの指示に基づいて、三方弁７を介して、第１負圧配管７１、７２内の空気を遮断すると共に、リザーバタンク１と大気との間の空気を導通する。
【００７２】
このようにして、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態であると判定された場合には、第１負圧配管７１、７２に介設された三方弁７によって、第１負圧配管７１、７２内の空気が導通されると共に、リザーバタンク１と大気との間の空気が遮断されるため、インテークマニホールド５１における吸気負圧を、エンジン５を冷却する冷却水の導通路（冷却水配管５４及びウォータジャケット５３）に印加することが可能となる。
【００７３】
また、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態ではないと判定された場合には、第１負圧配管７１、７２に介設された三方弁７によって、第１負圧配管７１、７２内の空気が遮断されると共に、リザーバタンク１と大気との間の空気が導通されるため、リザーバタンク１内の空気の圧力が大気圧に戻すことができる。すなわち、リザーバタンク１内に負圧が残っていると、リザーバタンク１内の冷却水が沸騰し易くなるため、大気圧に戻す必要がある。
【００７４】
本実施形態では、第１負圧配管７１、７２に三方弁７が介設されている場合について説明するが、第１負圧配管７１、７２内の空気を導通又は遮断する機構（例えば、電動バルブ等）を備えていればよい。三方弁７に換えて、電動バルブが第１負圧配管７１、７２に介設されている場合には、単に開閉制御をすればよいため、冷却装置の構成が簡略化される。
【００７５】
遮断部１０５は、電動バルブ８の動作を制御する機能部である。ここで、遮断部１０５は、特許請求の範囲における遮断手段の一部に相当する。具体的には、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態であると判定された場合には、遮断部１０５は、電動バルブ８を開状態とする。一方、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態ではないと判定された場合には、遮断部１０５は、電動バルブ８を閉状態とする。
【００７６】
このようにして、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態であると判定された場合には、遮断部１０５によって、第２負圧配管８１、８２に介設された電動バルブ８が開状態とされるため、第２負圧配管８１、８２を介して、インテークマニホールド５１における吸気負圧を、エンジン５を冷却する冷却水の導通路（冷却水配管５４及びウォータジャケット５３）に印加することができる。
【００７７】
また、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態ではないと判定された場合には、遮断部１０５によって、第２負圧配管８１、８２に介設された電動バルブ８が閉状態とされるため、エンジン５を冷却する冷却水の導通路（ここでは、冷却水配管５４）から第２負圧配管８１、８２を介してリザーバタンク１へ冷却水が流動することを防止することができる。
【００７８】
本実施形態では、第２負圧配管８１、８２に電動バルブ８が介設されている場合について説明するが、エンジン５を冷却する冷却水の導通路（ここでは、冷却水配管５４）から、リザーバタンク１への冷却水の流動を遮断する構成を備えていればよい。例えば、電動バルブ８に換えて、エンジン５を冷却する冷却水の導通路（ここでは、冷却水配管５４）から、リザーバタンク１への冷却水の流動を阻止する逆止弁が第２負圧配管８１、８２に介設されている形態でもよい。この場合には、バルブの開閉制御を行う必要がないため、冷却装置の構成が簡略化される。
【００７９】
−暖機運転状態である場合−
図３は、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態であると判定された場合の、図１に示す冷却装置の状態の一例を示す図である。暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態であると判定された場合には、ポンプ制御部１０２によって、ウォータポンプ４が停止（ＯＦＦ）される。そこで、冷却水の循環経路（ラジエータ２を経由する第１系統、及び、ヒータコア６を経由する第２系統）における冷却水の循環は停止される。
【００８０】
また、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態であると判定された場合には、三方弁７によって、第１負圧配管７１、７２内の空気が導通されると共に、リザーバタンク１と大気との間の空気が遮断され、電動バルブ８が開状態とされる。よって、インテークマニホールド５１の吸気負圧が、第１負圧配管７１、三方弁７、第１負圧配管７２、リザーバタンク１、第２負圧配管８１、電動バルブ８、及び、第２負圧配管８２を順次経由して、冷却水配管５４へ印加される。そして、インテークマニホールド５１内の吸気負圧が冷却水配管５４及びウォータジャケット５３内の冷却水に印加され、ウォータジャケット５３内の冷却水が沸騰し易くなり、エンジン５を適度に冷却することができる。
【００８１】
図４は、冷却水の気圧と沸点との関係の一例を示すグラフである。図の横軸は、気圧であって、縦軸は、沸点（℃）である。グラフＧ１は、冷却水の気圧と沸点との関係を示すグラフである。図４に示すように、気圧が低い程、沸点は低くなる。図３を用いて上述のように、インテークマニホールド５１内の吸気負圧がウォータジャケット５３内の冷却水に印加されると、ウォータジャケット５３内の冷却水の圧力が低下することによって、ウォータジャケット５３内の冷却水の沸点が低下し、冷却水が沸騰し易くなるのである。
【００８２】
このようにして、第１負圧配管７１、７２、リザーバタンク１、及び、第２負圧配管８１、８２を順次経由して、インテークマニホールド５１における吸気負圧が、エンジン５を冷却する冷却水の導通路（ここでは、冷却水配管５４）に印加される。また、インテークマニホールド５１における吸気負圧が印加されることによって、エンジンブロック内の冷却水の沸点が低下して沸騰し、水蒸気が発生するが、発生した水蒸気は、第２負圧配管８２、８１を介して、リザーバタンク１内で凝結されるため、この水蒸気が第１負圧配管７２、７１を介してインテークマニホールド５１へ浸入することを防止することができる。更に、エンジンブロック内の冷却水が、第２負圧配管８２、８１を介して流出した場合であっても、流出した冷却水はリザーバタンク１内に貯留されるため、この冷却水が第１負圧配管７２、７１を介してインテークマニホールド５１へ浸入することを防止することができる。
【００８３】
本実施形態に係る冷却装置では、第１負圧配管７１、７２、リザーバタンク１、及び、第２負圧配管８１、８２を順次経由して、インテークマニホールド５１における吸気負圧が、エンジン５を冷却する冷却水の導通路に印加される場合について説明するが、インテークマニホールド５１における吸気負圧を、エンジン５を冷却する冷却水の導通路に印加可能に構成されている形態であればよい。例えば、インテークマニホールド５１と、エンジン５を冷却する冷却水の導通路（例えば、冷却水配管５４）とが直接、空気配管で接続されている形態でもよい。この場合には、冷却装置の構成が簡略化される。ただし、この場合には、冷却水配管５４からインテークマニホールド５１への冷却水及び水蒸気の浸入を阻止する機構を備える必要がある。
【００８４】
−暖機運転状態ではない場合−
図５は、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態ではないと判定された場合の、図１に示す冷却装置の状態の一例を示す図である。なお、ここでは、便宜上、サーモスタット３が、ラジエータ２とウォータポンプ４との間の水路を開放している場合について説明する。
【００８５】
暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態ではないと判定された場合には、ポンプ制御部１０２によって、ウォータポンプ４が駆動（ＯＮ）される。そこで、冷却水の循環経路（ラジエータ２を経由する第１系統、及び、ヒータコア６を経由する第２系統）において冷却水が循環される。
【００８６】
具体的には、第１系統において、冷却水は、図５に片矢印で示すように、ウォータポンプ４から、ウォータジャケット５３、冷却水配管５４、冷却水配管５６、ラジエータ２、冷却水配管２２、及び、サーモスタット３を順次経由して、ウォータポンプ４に戻る。第２系統において、冷却水は、図５に片矢印で示すように、ウォータポンプ４から、ウォータジャケット５３、冷却水配管５４、冷却水配管５７、ヒータコア６、冷却水配管６１、及び、サーモスタット３を順次経由して、ウォータポンプ４に戻る。
【００８７】
また、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態ではないと判定された場合には、三方弁７によって、第１負圧配管７１、７２内の空気が遮断されると共に、リザーバタンク１と大気との間の空気が導通され、電動バルブ８が閉状態とされる。そこで、大気圧が、図５に両矢印で示すように、空気配管７３、三方弁７、第１負圧配管７２を順次経由して、リザーバタンク１へ印加され、リザーバタンク１内の空気の圧力が大気圧に戻される。また、電動バルブ８が閉状態とされているため、冷却水配管５４中の冷却水が、第２負圧配管８１、８２を介して、リザーバタンク１へ流出することが防止される。
【００８８】
−ＥＣＵ１００の動作−
図２に示すＥＣＵの動作の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０１において、暖機判定部１０１によって、水温センサ５５によって検出された冷却水の温度ＴＷが取得される。そして、ステップＳ１０３において、暖機判定部１０１によって、ステップＳ１０１において取得された温度ＴＷが水温閾値ＴＷｔｈ未満であるか否かの判定が行われる。ステップＳ１０３でＹＥＳの場合には、処理がステップＳ１０５へ進められる。ステップＳ１０３でＮＯの場合には、処理がステップＳ１１１へ進められる。
【００８９】
ステップＳ１０５において、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態であると判定され、ポンプ制御部１０２によって、ウォータポンプ４が停止される。そして、ステップＳ１０７において、切換指示部１０３及び三方弁制御部１０４によって、三方弁７を介して、第１負圧配管７１、７２内の空気が導通されると共に、リザーバタンク１と大気との間の空気が遮断される。次に、ステップＳ１０９において、遮断部１０５によって、電動バルブ８が開状態とされた後、処理がステップＳ１０１へリターンされ、ステップＳ１０１以降の処理が繰り返し実行される。
【００９０】
ステップＳ１１１において、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態ではないと判定され、ポンプ制御部１０２によって、ウォータポンプ４が駆動される。そして、ステップＳ１１３において、切換指示部１０３及び三方弁制御部１０４によって、三方弁７を介して、第１負圧配管７１、７２内の空気が遮断されると共に、リザーバタンク１と大気との間の空気が導通される。次に、ステップＳ１１５において、遮断部１０５によって、電動バルブ８が閉状態とされた後、処理がステップＳ１０１へリターンされ、ステップＳ１０１以降の処理が繰り返し実行される。
【００９１】
このようにして、暖機判定部１０１によってエンジン５が暖機運転状態であると判定された場合に、インテークマニホールド５１の吸気負圧が冷却水配管５４へ印加されるため、エンジン５を適度に冷却することができる。
【００９２】
−他の実施形態−
本実施形態では、冷却装置を構成する暖機判定部１０１、ポンプ制御部１０２、切換指示部１０３、三方弁制御部１０４、及び、遮断部１０５が全てＥＣＵ１００において機能部として実現されている場合について説明したが、暖機判定部１０１、ポンプ制御部１０２、切換指示部１０３、三方弁制御部１０４、及び、遮断部１０５の少なくとも１つが電子回路等のハードウェアで構成されている形態でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、エンジンが暖機運転状態である場合に、エンジンへの冷却水の循環を微小流量に制限する又は停止する冷却装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１  リザーバタンク（タンク）
１１  凝縮器
２  ラジエータ
２１  ラジエータキャップ
３  サーモスタット
４  ウォータポンプ
５  エンジン
５１  インテークマニホールド
５２  スロットルバルブ
５３  ウォータジャケット
５４  冷却水配管
５５  水温センサ
６  ヒータコア
７  三方弁（負圧切換手段の一部）
７１、７２  第１負圧配管
７３  空気配管
８  電動バルブ（遮断手段の一部、バルブ）
８１、８２  第２負圧配管
１００  ＥＣＵ
１０１  暖機判定部（暖機判定手段）
１０２  ポンプ制御部
１０３  切換指示部（切換指示手段）
１０４  三方弁制御部（負圧切換手段の一部）
１０５  遮断部（遮断手段の一部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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