(57)【要約】【課題】トランスミッション又はエンジンの潤滑油を効率よく迅速に昇温する。【解決手段】冷却水をエンジンに送出するメインウォーターポンプ２と、エンジンから出た冷却水が集合する水渡しパイプ７と、水渡しパイプの冷却水を、ラジエータ９を介してウォーターポンプに還流させるラジエータ水路と、水渡しパイプの冷却水を、ラジエータを介さずウォーターポンプに還流させるバイパス水路１１と、エンジンとトランスミッションオイル又はエンジンオイルの熱交換器１４，１８との間に形成された水循環路２１，２２，３１−３４と、水循環路内の水をエンジンと前記熱交換器との間で循環させるサブウォーターポンプ２０．３０とを備える。所定温度以下でサーモスタット２３，３５がエンジンと水渡しパイプとを繋ぐ水路を遮断するとともに、サブウォーターポンプが稼動する。【選択図】図１
2012211536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水をエンジンに送出するメインウォーターポンプと、
前記エンジンから出た冷却水が集合する水渡しパイプと、
前記水渡しパイプ内の冷却水を、ラジエータを介して前記ウォーターポンプに還流させるラジエータ水路と、
前記水渡しパイプ内の冷却水を、ラジエータを介さず前記ウォーターポンプに還流させるバイパス水路と、
前記エンジンと、トランスミッションオイル又はエンジンオイルの熱交換器との間に形成された水循環路と、
前記水循環路内の冷却水を前記エンジンと前記熱交換器との間で循環させるサブウォーターポンプとを備えるエンジンの廃熱回収冷却装置。
【請求項２】
所定温度以下で前記エンジンと前記水渡しパイプとを繋ぐ水路を遮断するサーモスタットを備え、前記所定温度以下で前記サブウォーターポンプが稼動することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの廃熱回収冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるエンジンの廃熱回収冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に搭載される水冷式の内燃エンジンは、燃焼室やシリンダの周囲に冷却水が循環する冷却水路が設けられ、これを通った冷却水をラジエータに循環させて走行風などとの熱交換によって冷却される。
この冷却水は、ヒータコアに通水されることによって、車室内の暖房にも利用される。
また、近年、冷却水によって回収されるエンジンの廃熱を利用して、車両の燃費性能等を向上することが提案されている。
【０００３】
特許文献１−３においては、シリンダブロック及びシリンダヘッドを通水して吸熱した冷却水をトランスミッションオイルとの熱交換器に循環させて、トランスミッションオイルを昇温させ、トランスミッションオイルの粘度を低下させることによりフリクションロスを低減して燃費及び切り換え操作性を向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８３２２５号公報
【特許文献２】特開２００９−０６２８３６号公報
【特許文献３】特開２００８−１５７１０２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、特許文献１に記載の発明にあっては、エンジンを通水して吸熱した冷却水は、暖房用のヒータコアを通過した後に、トランスミッションオイルの熱交換器に導入される。
特許文献２，３に記載の発明にあっては、エンジンを通水して吸熱した冷却水は、トランスミッションオイルの熱交換器のみならず、ヒータコア等の他の水路にも分配される。
また、トランスミッションオイルの熱交換器からエンジンへの還流水路は、ヒータコア等の他の放熱要素を通過した冷却水路と合流して集合した水路に設けられた共通のウォーターポンプによって送出されて再びシリンダヘッドへ還流する。
したがって、シリンダヘッドの熱によりトランスミッションオイルを温める観点に立つと、他の熱交換器で利用されることは好ましくなく、他の熱交換器や、分岐路、合流路を通ることから、稼動する循環路が長くなり、循環させる水量が多く効率的でない。水量や循環路長に応じて加熱対象の熱容量が大きく、所望の温度までトランスミッションオイルを昇温するまでにより長い時間を要してしまう。
【０００６】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、トランスミッション又はエンジンの潤滑油が理想的な温度域に対して低温状態にある時に、効率よく迅速に昇温することができるエンジンの廃熱回収冷却装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、冷却水をエンジンに送出するメインウォーターポンプと、
前記エンジンから出た冷却水が集合する水渡しパイプと、
前記水渡しパイプ内の冷却水を、ラジエータを介して前記ウォーターポンプに還流させるラジエータ水路と、
前記水渡しパイプ内の冷却水を、ラジエータを介さず前記ウォーターポンプに還流させるバイパス水路と、
前記エンジンと、トランスミッションオイル又はエンジンオイルの熱交換器との間に形成された水循環路と、
前記水循環路内の冷却水を前記エンジンと前記熱交換器との間で循環させるサブウォーターポンプとを備えるエンジンの廃熱回収冷却装置である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、所定温度以下で前記エンジンと前記水渡しパイプとを繋ぐ水路を遮断するサーモスタットを備え、前記所定温度以下で前記サブウォーターポンプが稼動することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの廃熱回収冷却装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水渡しパイプやラジエータ水路はもちろんのこと、バイパス水路やメインウォーターポンプを介することなく、前記エンジンと、トランスミッションオイル又はエンジンオイルの熱交換器との間で冷却水を循環させることができる水循環路と、サブウォーターポンプとを備えるので、トランスミッション又はエンジンの潤滑油が理想的な温度域に対して低温状態にある時に、専ら又は優先的にこの水循環路で冷却水を循環させることにより、効率よく迅速に当該オイルを昇温することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの廃熱回収冷却装置の水回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００１２】
図１に本実施形態のエンジンの廃熱回収冷却装置の水回路図が示される。
本実施形態のエンジンの廃熱回収冷却装置は、例えば、乗用車等の自動車の走行用動力源として搭載されるディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の水冷式内燃エンジンに設けられるものである。
本実施形態においては、左右一対のシリンダ及びヘッドを備えた水平対向エンジンに適用する場合を例として説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１３】
エンジン本体で、冷却水路が構成される部分は、シリンダブロック４Ｌ，４Ｒと、シリンダヘッド５Ｌ，５Ｒである。
本廃熱回収冷却装置は、メインウォーターポンプ２、ＬＨ水分離室３Ｌ、ＲＨ水分離室３Ｒ、シリンダブロック４Ｌ、シリンダブロック４Ｒ、シリンダヘッド５Ｌ、シリンダヘッド５Ｒ、水渡しパイプ７、ラジエータ水路８、ラジエータ９、リザーブタンク１０、バイパス水路１１、サーモスタット１２、ＣＶＴウォーマ１４、ヒータコア１５、バルブ１６、サーマルリレー１７、オイルクーラ１８等を備えて構成される。
【００１４】
さらに本廃熱回収冷却装置は、シリンダヘッド５ＲとＣＶＴウォーマ１４との間に形成された水循環路２１、２２を備え、水循環路２１にはサブウォーターポンプ２０が設けられている。また、本廃熱回収冷却装置は、シリンダヘッド５Ｌとオイルクーラ１８との間に形成された水循環路３１〜３４を備え、水循環路３１にはサブウォーターポンプ３０が設けられている。さらに本廃熱回収冷却装置は、サーモスタット２３，３５，３６を備える。
【００１５】
メインウォーターポンプ２は、本エンジンの出力軸によって駆動され、冷却水を吐出するものである。冷却水として、例えば、ロングライフクーラント（ＬＬＣ）等の不凍性を有する液体が用いられる。
【００１６】
ＬＨ水分離室３Ｌ、ＲＨ水分離室３Ｒは、メインウォーターポンプ２から供給される冷却水を、それぞれ左右のシリンダブロック４Ｌ，４Ｒ及びシリンダヘッド５Ｌ，５Ｒに分配するものである。
【００１７】
左右のシリンダブロック４Ｌ，４Ｒには、それぞれ左右のピストンが挿入されるシリンダ及びシリンダを冷却する冷却水路等が形成されている。
左右のシリンダヘッド５Ｌ，５Ｒは、左右のシリンダブロック４Ｌ，４Ｒにそれぞれ設けられる。左右のシリンダヘッド５Ｌ，５Ｒには、燃焼室、吸排気ポート、動弁駆動機構及び燃料噴射装置などが備えられ、燃焼室及び排気ポートを冷却する冷却水路が形成されている。
これらのシリンダブロック４Ｌ，４Ｒ及びシリンダヘッド５Ｌ，５Ｒは、メインウォーターポンプ２が送出する冷却水が通水することによって冷却される。
【００１８】
水渡しパイプ７は、シリンダブロック４Ｌ，４Ｒ及びシリンダヘッド５Ｌ，５Ｒから出た冷却水が集合する部分であって、本エンジンの主冷却水路の一部を構成する。
【００１９】
ラジエータ水路８は、水渡しパイプ７から出た冷却水をラジエータ９に供給し、メインウォーターポンプ２に還流させる水路である。
ラジエータ９は、ラジエータ水路８から供給される冷却水を、走行風との熱交換等により冷却する熱交換器である。ラジエータ９において冷却された冷却水は、メインウォーターポンプ２に還流する。
リザーブタンク１０は、ラジエータ９に接続され、余剰な冷却水が一時的に貯留される補助タンクである。
【００２０】
バイパス水路１１は、水渡しパイプ７から出た冷却水をラジエータ９を通過させずにメインウォーターポンプ２に還流させる水路である。
サーモスタット１２は、冷却水温が低温である場合にはラジエータ９からの水路を遮断する。このとき、水渡しパイプ７からの冷却水はバイパス水路１１からメインウォーターポンプ２に戻される。また、サーモスタット１２は、冷却水温が所定以上の高温である場合には、ラジエータ９からの水路を開き、ラジエータを通過した冷却水をメインウォーターポンプ２に戻す。
【００２１】
ＣＶＴウォーマ１４は、シリンダヘッド５Ｒから出た冷却水と、本エンジンの出力を増減速する図示しない無段変速機（ＣＶＴ）の潤滑油であるトランスミッションオイル（ＣＶＴフルード）との熱交換を行う熱交換器である。
【００２２】
ヒータコア１５は、本エンジンの冷却水とブロアによる送風との熱交換を行い、車室内の暖房を行う熱交換器である。
ヒータコア１５の入り側配管は、バルブ１６を経由して水渡しパイプ７に接続されている。
ヒータコア１５の出側配管は、サーモスタット１２に接続され、ヒータコア１５から出た冷却水はサーモスタット１２を経由してメインウォーターポンプ２に戻される。
【００２３】
サーマルリレー１７は、水渡しパイプ７と、ヒータコア１５の出側配管との間を繋ぐ配管の途中に設けられ、冷却水温に応じてラジエータ９と対向する図示しない電動ファンをオン／オフさせる。
【００２４】
オイルクーラ１８は、メインウォーターポンプ２が吐出する冷却水によって本エンジンの潤滑油であるエンジンオイルを冷却するものである。メインウォーターポンプ２の出側とオイルクーラ１８の入り側とをシリンダブロック、ヘッドを介することなく繋ぐ水路にサーモスタット３６が設けられる。オイルクーラ１８から出た冷却水は、ヒータコア１５の出側配管に導入される。
【００２５】
水循環路２１、２２は、シリンダヘッド５Ｒの出側とＣＶＴウォーマ１４の入り側を繋ぐ水路２１と、ＣＶＴウォーマ１４の出側とシリンダヘッド５Ｒの入り側とを繋ぐ水路２２とから構成される。水路２１及び水路２２はそれぞれ、他の熱交換器や、分岐路、合流路に至ることなく直接にシリンダヘッド５ＲとＣＶＴウォーマ１４と繋ぐ水路である。
サブウォーターポンプ２０は、水路２１に設けられ、水循環路２１、２２を通してシリンダヘッド５ＲとＣＶＴウォーマ１４との間で冷却水を循環させる。サブウォーターポンプ２０としては、メインウォーターポンプ２より能力の低い小型のものが適用される。
サーモスタット２３は、シリンダブロック４Ｒ及びシリンダヘッド５Ｒから水渡しパイプ７への水路に設けられる。
【００２６】
水循環路３１−３４は、シリンダヘッド５Ｌの出側とオイルクーラ１８の入り側を繋ぐ水路３１と、オイルクーラ１８の出側とヒータコア１５の出側配管とを繋ぐ水路３２と、水路３２と、この水路３２より下流でヒータコア１５の出側配管から分岐し、シリンダヘッド５Ｌの入り側に繋がる水路３４と、水路３２との合流部から水路３４との分岐部までの同出側配管の一部３３とにより構成される。
サブウォーターポンプ３０は、水路３１に設けられ、水循環路３１−３４を通してシリンダヘッド５Ｌとオイルクーラ１８との間で冷却水を循環させる。サブウォーターポンプ３０としては、メインウォーターポンプ２より能力の低い小型のものが適用される。
サーモスタット３５は、シリンダブロック４Ｌ及びシリンダヘッド５Ｌから水渡しパイプ７への水路に設けられる。
水路３１のサブウォーターポンプ３０のより下流の一部及び水路３２は、サーモスタット３６を経由してヒータコア１５の出側配管に至る経路と共用である。
【００２７】
以上の構成を有する本廃熱回収冷却装置が、エンジン始動直後などにおいて、トランスミッションオイルやエンジンオイルを優先的に昇温する動作につき以下に説明する。
【００２８】
エンジン始動後、トランスミッションオイルやエンジンオイルが所定の温度以下にある場合は、サーモスタット２３，３５，３６が水路を閉じるとともに、エンジン制御装置は、サブウォーターポンプ２０及びサブウォーターポンプ３０を稼動させる。
サーモスタット２３が閉じており、サブウォーターポンプ２０が稼動することで、シリンダヘッド５Ｒから、水路２１、ＣＶＴウォーマ１４、水路２２、再びシリンダヘッド５Ｒと、冷却水が循環する。従って冷却水を媒介としてシリンダヘッド５Ｒの熱によりＣＶＴウォーマ１４においてトランスミッションオイルが温められ昇温する。
また、サーモスタット３５が閉じており、サブウォーターポンプ３０が稼動することで、シリンダヘッド５Ｌから、水路３１、オイルクーラ１８、水路３２、水路３３、水路３４、再びシリンダヘッド５Ｌと、冷却水が循環する。従って冷却水を媒介としてシリンダヘッド５Ｌの熱によりオイルクーラ１８においてエンジンオイルが温められ昇温する。
【００２９】
以上のように水渡しパイプ７やラジエータ水路８はもちろんのこと、バイパス水路１１やメインウォーターポンプ２を介することなく、エンジンのシリンダヘッドと、トランスミッションオイル又はエンジンオイルの熱交換器１４，１８との間で冷却水を循環させることができ、トランスミッション及びエンジンの潤滑油が理想的な温度域に対して低温状態にある時に、専ら又は優先的にこの水循環路で冷却水を循環させることにより、効率よく迅速に当該オイルを昇温することができる。メインウォーターポンプ２に戻る場合に比較して、循環させる水量が少なく循環路長が短いので、加熱対象の熱容量が小さく、所望の温度まで短時間でトランスミッションオイルやエンジンオイルを昇温することができる。
【００３０】
以上の実施形態においては、ＣＶＴウォーマ１４及びオイルクーラ１８に対してサブウォーターポンプによるオイル昇温のための水循環を実施したが、いずれか一方のみに実施してもよい。
また以上の実施形態においては、サブウォーターポンプによる水循環の経路にシリンダブロックを配置しながったが、同経路にシリンダブロックを含めるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
２     メインウォーターポンプ
４Ｌ，４Ｒ    シリンダブロック
５Ｌ，５Ｒ    シリンダヘッド
８     ラジエータ水路
１１   バイパス水路
２０   サブウォーターポンプ
２１，２２    水循環路
３０   サブウォーターポンプ
３１-３４     水循環路
【図１】
2012211536.tif 000003