(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水冷式エンジンから流出する冷却水を流通させて冷却するラジエータと、
前記ラジエータへの冷却水の流通を冷却水温度に応じて制御するサーモスタットと、
前記水冷式エンジンから流出する冷却水を流通させ、冷却水との熱交換により自動変速機の作動油を調温するオイルクーラと、
前記冷却水温度を検出する水温検出手段と、
を備えた水冷式エンジン冷却装置において、
前記水冷式エンジンの出口側から流出する冷却水を前記ラジエータへの冷却水の循環流路とは独立した流路を介して前記オイルクーラに流通させ、
前記オイルクーラの作動・停止を切換可能な切換手段と、前記切換手段の切換を制御する切換制御手段を設け、
前記切換制御手段を、検出された水温が、前記サーモスタットが前記ラジエータへ冷却水を流通させる温度より低い予め設定された設定温度未満のときは、前記オイルクーラを停止する指令を前記切換手段に出力し、検出された水温が予め設定された設定温度以上のときは、前記オイルクーラを作動する指令を前記切換手段に出力する手段としたことを特徴とする水冷式エンジン冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水冷式エンジン冷却装置であって、
前記冷却水をチューブに流通させて前記冷却水との熱交換により車室内の空気を目標温度に調和する空気調和手段と、
前記チューブ内の冷却水の流動状態を可変に流通させる流通手段と、
前記流通手段を制御して、それにより前記チューブ内の冷却水の流動状態が制御される制御手段と、
前記車室内の温度を検出する室温検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記室温検出手段による検出値が前記目標温度に満たないとき、前記チューブ内の冷却水の流動状態を、層流域と乱流域との間の遷移域およびこの遷移域に近接する乱流域のうち、少なくともどちらか一方の領域を含む範囲に前記流通手段を制御することを特徴とする水冷式エンジン冷却装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水冷式エンジン冷却装置において、
前記切換手段は、前記オイルクーラへの冷却水の循環を停止する冷却水切換弁としたことを特徴とする水冷式エンジン冷却装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の水冷式エンジン冷却装置において、
前記切換手段は、前記オイルクーラへの作動油の循環を停止する作動油切換弁としたことを特徴とする水冷式エンジン冷却装置。
【請求項５】
請求項１ないし４に記載の水冷式エンジン冷却装置において、
前記切換手段を、予め設定された設定温度に達することで自動的に切り換えるサーモスタットとしたことを特徴とする水冷式エンジン冷却装置。
【請求項６】
請求項５に記載の水冷式エンジン冷却装置において、
前記オイルクーラへの作動油の循環を行う作動油循環路を設け、
該作動油循環路上に前記サーモスタットを内蔵した作動油切換弁を設け、
前記作動油切換弁に内蔵されたサーモスタットに冷却水の水温を供給する水温供給路を設け、
前記切換制御手段は、前記水温供給路の水温により、前記オイルクーラへの作動油の循環を切り換える手段としたことを特徴とする水冷式エンジン冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水冷式エンジン冷却装置に関し、さらに詳しくは、エンジンに冷却水を循環させるポンプを電動化した水冷式エンジン冷却装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水冷式エンジンの冷却装置としては、実開平４−４１９７２号公報に記載の技術が知られている。この公報に記載の水冷式エンジンの冷却装置にあっては、エンジンの冷却水を利用して、トランスミッションの作動油を加温及び冷却するオイルクーラと、車室内の空気を調和する空気調和装置が設けられている。これにより、エンジン始動後等における低油温時であっても、オイルクーラによって作動油を加温することで、作動油の適正な粘性を確保するとともに、自動変速機内のフリクションロスの低減を図ることで、車両の燃費の向上を図るものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術には、下記に示す問題があった。すなわち、春や秋といった季節の良い時期では、エンジンを停止した状態を継続しても自動変速機の作動油がさほど低下しない。更に、空気調和装置を使用する際に当たっても、搭乗者の設定すると考えられる目標温度と外気温の差が小さいため、冷却水を利用して作動油を加温しつつ、空気調和装置を作動させたとしても燃費の向上を図ることができる。しかしながら、冬等の外気温が非常に低い環境にあっては、エンジンを停止した状態の継続によって自動変速機の作動油は非常に低くなる。更に、前述の目標温度と外気温の差が大きくなり、これによって、作動油への加温と車室内の暖房を行うと、作動油の加温に使用されるエネルギが大きく、これにより空気調和装置の暖房機能が低下し、目標温度を達成するのに時間がかかってしまうという問題があった。
【０００４】
また、エンジンは極力高い温度で作動させることが、エンジン自体のフリクションロスの低減により燃費向上につながることは周知の事実であるが、さらに、冷機始動時のエンジンの暖機を早めるために、所定温度（以降、暖機制御温度という）となるまでアイドリング時の燃料噴射量を多くする制御が一般に行われている。そこで、外気温が低い状況で、作動油の加温と暖房を行うと、冷却水の前記暖機制御温度までの上昇に遅れを生じ、燃費を悪化させるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、オイルクーラと空気調和装置を備えた水冷式エンジンの冷却装置において、外気温等の条件が変化した場合であっても、空気調和装置の性能を低下させることなく燃費の向上を図ることが可能な水冷式エンジン冷却装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、水冷式エンジンから流出する冷却水を流通させて冷却するラジエータと、
前記ラジエータへの冷却水の流通を冷却水温度に応じて制御するサーモスタットと、
水冷式エンジンから流出する冷却水を流通させ、冷却水との熱交換により自動変速機の作動油を調温するオイルクーラと、
前記冷却水温度を検出する水温検出手段と、
を備えた水冷式エンジン冷却装置において、
前記水冷式エンジンの出口側から流出する冷却水を前記ラジエータへの冷却水の循環流路とは独立した流路を介して前記オイルクーラに流通させ、
前記オイルクーラの作動・停止を切換可能な切換手段と、前記切換手段の切換を制御する切換制御手段を設け、
前記切換制御手段を、検出された水温が、前記サーモスタットが前記ラジエータへ冷却水を流通させる温度より低い予め設定された設定温度未満のときは、前記オイルクーラを停止する指令を前記切換手段に出力し、検出された水温が予め設定された設定温度以上のときは、前記オイルクーラを作動する指令を前記切換手段に出力する手段としたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の水冷式エンジン冷却装置であって、
前記冷却水をチューブに流通させて前記冷却水との熱交換により車室内の空気を目標温度に調和する空気調和手段と、
前記チューブ内の冷却水の流動状態を可変に流通させる流通手段と、
前記流通手段を制御して、それにより前記チューブ内の冷却水の流動状態が制御される制御手段と、
前記車室内の温度を検出する室温検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記室温検出手段による検出値が前記目標温度に満たないとき、前記チューブ内の冷却水の流動状態を、層流域と乱流域との間の遷移域およびこの遷移域に近接する乱流域のうち、少なくともどちらか一方の領域を含む範囲に前記流通手段を制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の水冷式エンジン冷却装置において、
前記切換手段は、前記オイルクーラへの冷却水の循環を停止する冷却水切換弁としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項１または２に記載の水冷式エンジン冷却装置において、
前記切換手段は、前記オイルクーラへの作動油の循環を停止する作動油切換弁としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４に記載の水冷式エンジン冷却装置において、
前記切換手段を、予め設定された設定温度に達することで自動的に切り換えるサーモスタットとしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の水冷式エンジン冷却装置において、
前記オイルクーラへの作動油の循環を行う作動油循環路を設け、
該作動油循環路上に前記サーモスタットを内蔵した作動油切換弁を設け、
前記作動油切換弁に内蔵されたサーモスタットに冷却水の水温を供給する水温供給路を設け、
前記切換制御手段は、前記水温供給路の水温により、前記オイルクーラへの作動油の循環を切り換える手段としたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の作用及び効果】
本発明に記載の水冷式エンジン冷却装置においては、水冷式エンジンの出口側から流出する冷却水をラジエータへの冷却水の循環流路とは独立した流路を介してオイルクーラに流通させ、オイルクーラの作動・停止を切換可能な切換手段が設けられている。そして、切換制御手段において、検出された水温が、前記サーモスタットが前記ラジエータへ冷却水を流通させる温度より低い予め設定された設定温度未満のときは、オイルクーラを停止する指令を切換手段に出力し、検出された水温が予め設定された設定温度以上のときは、オイルクーラを作動する指令を切換手段に出力するよう制御される。すなわち、水温が設定温度未満のときは、暖機制御温度まで水温の上昇を早め、エンジンを極力高い温度で作動させることで、エンジン自体のフリクションロスを低減すると共に、燃料噴射量の増量制御時間を短縮することにより、オイルクーラによる自動変速機の作動油温度の上昇による燃費改善効果以上の燃費向上効果を得ることが可能となり、特にエンジン始動時の燃費の向上を図ることができる。
【００１３】
また、空気調和装置のスイッチが入っていて、室温が目標温度未満のとき、オイルクーラへの冷却水の循環を停止してもよい。
すなわち、冬等の外気温が非常に低い環境にあっては、搭乗者によって設定される車室内の目標温度と外気温の差が大きく、これによって、作動油への加温と空気調和を行うと、作動油の加温に使用されるエネルギが大きく、空気調和装置の暖房機能が低下し、目標温度を達成するのに時間がかかってしまう。しかしながら、目標温度を達成するまで、冷却水温度が８０℃未満の場合には、オイルクーラの作動を禁止することで、空気調和装置の暖房機能が低下することなく、安定した空気調和を達成することができる。
【００１４】
さらに、チューブに冷却水を流通させる空気調和手段を設け、チューブ内の冷却水の流通状態を、層流域と乱流域との間の遷移域及びこの遷移域に近接する乱流域のうち、少なくともどちらか一方の領域を含む範囲に前記流通手段を制御しても良い。すなわち、空気調和装置の熱交換効率が高まり、目標温度を達成する時間を短縮することができる。
【００１５】
また、切換手段を、オイルクーラへの冷却水の循環を停止する冷却水切換弁としてもよいし、オイルクーラへの作動油の循環を停止する作動油切換弁としてもよい。更に詳しくは、切換手段を、予め設定された設定温度に達することで自動的に切り換えるサーモスタットとしてもよい。
【００１６】
また、オイルクーラへの作動油の循環を行う作動油循環路と、サーモスタットを内蔵した作動油切換弁と、作動油切換弁に内蔵されたサーモスタットに冷却水の水温を供給する水温供給路とを設け、切換制御手段によって、水温供給路の水温により、オイルクーラへの作動油の循環を切り換えてもよい。
【００１７】
【実施の形態】
以下本願発明における実施の形態をより詳しく説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における水冷式エンジンの冷却装置を示す説明図である。図１に示すように、本実施の形態１の冷却装置１は、水冷式エンジン（以下、単にエンジンという）２から冷却水回路（冷却水流通管）３を介して流出する冷却水をヘッダ４，５間に配置されたチューブ６に流通させることで、冷却水の冷却を行う熱交換器としてのラジエータ７が設けられている。
【００１９】
また、エンジン２に対して独立して駆動されてエンジン２とラジエータ７とに冷却水を循環させる電動ポンプ８が設けられている。尚、本実施の形態１では、電動ポンプ８のみを使用したが、この構成に限られるものではなく、冷却水の循環量の調整が可能であれば、他の構成でも良い。例えば、メインポンプとして電動ポンプを用い、サブポンプとしてエンジンにより駆動される通常のウォータポンプを組み合わせ、エンジン回転数に基づいてメインポンプの流量を調整することで、冷却水全体の循環量を調整する構成としても良い。
【００２０】
また、エンジン２内の冷却水温度を検出する温度検出手段としての温度センサ９と、室温を検出する室温センサ９ａが設けられている。また、途中に電動ポンプ８が介在されてラジエータ７からエンジン２へ冷却水を流通させる冷却水回路１０が設けられている。また、ラジエータ７のチューブ６に送風を行うファン１１を備えた回転駆動モータ１２が設けられている。また、前記冷却水回路３の途中に介在されてエンジン２からラジエータ７へ向けて送出させる冷却水を冷却水温度に応じて電動ポンプ８の吸入側へバイパス回路１３を介して迂回させる電気制御可能なサーモスタット１４が設けられている。また、温度センサ９及び室温センサ９ａにより検出された検出値に基づいて電動ポンプ８の駆動出力及び回転駆動モータ１２の回転数を制御する制御装置１５が設けられている。
【００２１】
また、冷却水回路２４に空気調整装置２５と並列に接続された冷却水回路２４ａが設けられている。この冷却水回路２４ａには、自動変速機３０との間でオイルを循環するオイル循環路２８ａを備え、自動変速機３０のオイルと熱交換を行うオイルクーラ２８と、この冷却水回路２４ａの連通を断接可能に切り換えるサーモスタット２９が設けられ、冷却水が暖機制御温度（例えば80℃）以上のときは冷却水回路２４ａと冷却水回路２４とを繋ぐように設定され、80℃未満では冷却水回路２４ａを閉じるように設定されている。よって、冷却水が暖機制御温度未満ではオイルクーラ２８による自動変速機オイルの冷却が行われず、冷却水が80℃以上の時に自動変速機オイルの冷却を行うよう構成されている。
【００２２】
エンジン２には、シリンダヘッド２１とシリンダブロック２２とに連通する冷却水流通路２３が形成されている。この冷却水流通路２３のシリンダヘッド２１側の端部には、上記した冷却水回路１０が連通するように接続されている。一方、冷却水流通路２３のシリンダブロック２２側の端部には、上記した冷却水回路３が連通するように接続されている。すなわち、電動ポンプ８により送出される冷却水は、シリンダヘッド２１側から入ってシリンダブロック２２側から送出されるように設定されている。
【００２３】
ラジエータ７は、例えば上下に離間して配置されるヘッダ４，５と、これらヘッダ４，５間に互いに平行を為すように配置された多数のチューブ６とを備えた、いわゆる縦流れと称させる構造のものを用いているが、いわゆる横流れと称される構造のラジエータを用いてもよい。なお、チューブ６は、熱交換用のプレートフィンやコルゲーテッドフィンなどを適宜備えている。
【００２４】
ラジエータ７の上側ヘッダ４には、シリンダブロック２２側の冷却水流通路２３の端部に接続された冷却水回路３が接続されている。この冷却水回路３の途中には、電気制御可能なサーモスタット１４が介在され、流通する流量ＷＲとバイパス回路１４を流通する流量ＷＢとの比率ＷＲ：ＷＢを、例えば100℃から105℃の間で、その冷却水温度に応じて０：100から100：０まで徐々に変化するように設定されている。
【００２５】
尚、サーモスタット１４は、下側ヘッダ５とエンジン２とを繋ぐ冷却水回路１０の途中に配置されて、冷却水回路１０を流通する流量ＷＫとバイパス回路１３を流通する流量ＷＢとの比率ＷＲ：ＷＢを制御するように設定しても良い。
【００２６】
また、ラジエータ７のチューブ６に送風を行うファン１１が取り付けられた回転駆動モータ１２は、制御装置１５に接続されており、制御装置１５からの回転数制御信号Ｓｒに基づいて、その回転数が制御されるよう構成されている。
【００２７】
電動ポンプ８は、制御装置１５からの流速制御信号Ｓｖに基づいて作動し、冷却水の流速を変化させるよう構成されている。
【００２８】
温度センサ９は、シリンダブロック２２の冷却水流通路２３における終端部近傍の温度検出を行い得るように配置されている。なお、本実施の形態１では、温度センサ９の検出端部をシリンダブロック２２内に挿入配置しているが、冷却水流通路２３の出口付近の温度検出を行うようにしても良い。
【００２９】
制御装置１５は、電動ポンプ８で発生させる流速、特にラジエータ７の管内流速と、ファン１１の回転駆動モータ１２の回転数とを制御する。特に、高負荷時のラジエータ７内の管内を流通する冷却水の特性を特定することにより、動力ロスの低減を図るものであり、大幅な燃費向上を達成することを可能にしている。
【００３０】
ここで、本実施の形態１における水冷式エンジンの冷却装置１の制御・動作の説明の前に、ラジエータ７における水側レイノルズ数とファン風速と冷却に必要な動力との関係について図４を用いて説明する。
【００３１】
図４に示すグラフは、コア部（放熱部）の横寸法が６９１．５mm、縦寸法が３６０mm、奥行き寸法が１６mmにおいて、一般的な縦流れラジエータにおける高負荷時（冷却水温度が105℃に達してラジエータ７に冷却水が流通している状態）の冷却に必要な動力を示す図である。同図において、横軸がラジエータ７の水側レイノルズ数とファン風速（ｍ／秒）であり、縦軸が冷却に必要な動力（Ｗ）を示している。図４に示すように、ラジエータ７の水側レイノルズ数が増加すると、これに伴い電動ポンプ８の動力も増加する。そして、ファン風速が増加すると、これに伴いファン動力、すなわち回転駆動モータ１２の動力は増加する。
【００３２】
これらポンプ動力とファン動力との和、すなわち冷却に必要な動力は、同図に示すように水側レイノルズ数が1800〜6000の時に低くなっている。このように冷却に必要な動力が低くなっている領域は、ラジエータ７のチューブ６内を流通する冷却水の流動状態が層流と乱流との遷移域と、この遷移域寄りの乱流域とに亘っている。このようなラジエータでは、高負荷時にレイノルズ数が1800〜6000領域になるように電動ポンプ８を制御し、ファン１１を2.8〜3.3ｍ／秒の風速領域となるよう制御することで、冷却に必要な動力を低く抑えることが可能となり、このとき最も燃費が良くなることを表している。
【００３３】
ちなみに、ラジエータ７の性能においては、チューブ６の外側に形成するフィンの性能改善及び風量の増加が性能向上のポイントとなるが、冷却水の水側レイノルズ数が低下して乱流でなくなったときに、極端に冷却水の冷却性能が低下するため、できるだけ乱流で使用することが重要となる。
【００３４】
ここで、エネルギの視点から冷却に最適な設計について説明する。ラジエータによるエンジン冷却において、冷却水温度、ファン風量などのバランスが最も適しているかどうかを、冷却に必要なエネルギを計算することにより検証する。
【００３５】
（ラジエータ単体での水量・風量の寄与率）
ラジエータの放熱量は、下記の式によって求められる。
（数式１）
Ｑ＝κＡ△Ｔ
但し、Ｑ：ラジエータ放熱量（Ｗ）、κ：ラジエータ熱通過率（Ｗ／mm2Ｋ）
Ｋ値はラジエータ性能を代用して表示しており、下記要素によって決定される。
（数式２）
１／κ＝１／（αｗ・Ａｗ／Ａ）＋ｄ／（λｔ・Ａｗ／Ａ）＋１／αａ・ηａ
（数式３）
１／κ＝１１（％）＋０．１（％）＋８８．９（％）
なお、図５に示すように、λｔはチューブ伝導率（Ｗ／ｍＫ）、αａは空気側熱伝達率（Ｗ／ｍ２Ｋ）、αｗは水側熱伝達率、ηａはフィン綜合効率（％）、Ａｗは水側放熱面積（mm２）、Ａは空気側放熱面積（mm２）、ｄはチューブ板厚（mm）である。また、数式３は、数式２における各項の寄与率を表し、算出に当たっては、コア部（放熱部）の横寸法が691.5mm、縦寸法が360mm、奥行き寸法が16mmの縦流れラジエータで、チューブを７６本備えたものを用い、流量４０リットル／秒（レイノルズ数3500）、風速３ｍ／秒の条件で行った。
【００３６】
このようなＫ値と水側レイノルズ数との関係を図６のグラフに示す。この図６には、水側レイノルズ数に伴って変わる冷却水の流動状態を合わせ示している。図６から、上記した図４において冷却に必要な動力が低くなっている領域すなわち、チューブ内の冷却水のレイノルズ数が1800〜6000の領域は、ラジエータ７のチューブ６内を流通する冷却水の流動状態が層流と乱流との遷移域と、この遷移域寄りの乱流域とに亘っていることが分かる。
【００３７】
この状態における水と空気側の性能に対する寄与率は上記数式３のように、水側（11％）より空気側（88.9％）の方が大きい。よって、必要放熱量が増加した場合は、水量は固定して（空気側）ファンの風量を増加させた方が省動力でエンジンを冷却できる。このように冷却に必要な動力を最適にする範囲における冷却水のレイノルズ数が決定されることにより、様々な形態のラジエータにおける最適な制御が可能となる。
なお、冷却水が管内を流通するあらゆる形態のヒータコアを含む（水冷式エンジンの）熱交換器に、本発明を適用することが可能となる。
【００３８】
すなわち、レイノルズ数Ｒｅは、間の通水断面積をぬれ縁長さ（内周長）で割った値に４を掛けた相当直径をＤａ、冷却水の質量速度をＧ、粘性係数をμとすると、ＤａＧ／μ（相当直径×質量速度／粘性係数）で表され、このレイノルズ数Ｒｅが同じであれば、流れは力学的に相似になり、熱伝導率が等しくなる。よって、各種ラジエータ７を流通する冷却水のレイノルズ数が、上記したように1800〜6000の範囲に入るように制御することにより、エンジン２の冷却に必要な動力（ポンプ動力とファン動力との和）を最も低くすることが可能となる。この結果、動力負担を軽減でき、エンジンの燃費を大幅に向上することが可能となる。
【００３９】
（ラジエータ冷却のための最適気エネルギバランス）
次に、上記ラジエータ７と同様に、コア部（放熱部）の横寸法が691.5mm、縦寸法が360mm、奥行き寸法が16mmの構造を有する縦流れラジエータを用いて、ラジエータ性能（ラジエータ放熱量Ｑ）と風量（風速Ｖａ）と冷却水流量（Ｇｗ）との関係を図７のグラフに示す。縦軸はラジエータ放熱量であり、横軸は風速を示している。また、下表１は、同一ラジエータで同一性能（ラジエータ放熱量）（Ｑ））を出すための、風速（Ｖａ）と、冷却水流量（Ｇｗ）との組み合わせを示している。このように、同一のラジエータ放熱流量3.4×104Ｗを出すための、風速と冷却水流量との組み合わせを適宜選択することが可能である。
【００４０】
【表１】
0003917449.tif 000002
（冷却に必要なエネルギ量）
次に、空気側、冷却水側共に下記式４で表される理論動力を使用して、必要エネルギの比較をすると、下表のような結果となる。
（数式４）
Ｐ＝ρｇＱＨ
但し、Ｐ：動力（Ｗ）、ρ：流体密度（kg／m３）、ｇ：重力加速度（m/s２）、Ｑ：流量（m３/s）、Ｈ：圧力差（ｍ）
【表２】
0003917449.tif 000003
上記表２では、必要動力合計が280Ｗで最小となり、そのときのレイノルズ数は2600であり、上記した冷却に必要な動力を最小にするレイノルズ数の範囲（1800〜6000）に入っていることが確認できる。
【００４１】
ところで、ラジエータの性能に対し空気側の寄与率は大きいが、水側の寄与率は小さい。このため、エネルギ量的には、冷却水の流量を少なくして、風量を大きくした方が、エンジン冷却に必要な動力は少なくて済む。ただし、冷却水が層流域まで流量が少なくなると、水側の性能が極端に悪化して好ましくない。
【００４２】
（実施の形態１の制御方法）
水冷式エンジンの冷却装置１の制御方法・動作を図２に示すフローチャート及び図３に示す水温とファン風量及び水流量の関係を示す図を用いて説明する。尚、制御装置１５に備えられた図示しないメモリ部に図４に示す最適な範囲の水側レイノルズ数に対応した電動ポンプ８の出力データと、ファン風速に対応した回転駆動モータ１２の出力データとが格納されている。
【００４３】
ステップ１０１では、電動ポンプ８をエンジン内の冷却水が局所沸騰を起こさないできるだけ低い流量（以降、下限流量とする）、例えば10Ｌ／分の流量で稼働させる。
【００４４】
ステップ１０２では、温度センサ９により検出された水温を読み込む。
【００４５】
ステップ１０３では、空気調和装置のスイッチが入っているかどうかを判定し、入っているときはステップ１０４に進み、入っていないときはステップ１２０に進む。
【００４６】
ステップ１０４では、室温センサ９ａにより検出された検出値を設定されている目標温度を読み込みステップ１０５に進む。
【００４７】
ステップ１０５では、読み込まれた室温センサ９ａの検出値が目標温度より高いかどうかを判定し、目標温度より高いときはステップ１２０に進み、目標温度以下の時はステップ１０６に進む。
【００４８】
ステップ１０６では、ヒータコア２６にチューブ内の水側レイノルズ数が2600となるように冷却水を流しステップ１０７に進む。
【００４９】
ステップ１０７では、水温が８０℃より高いかどうかを判定し、８０℃より高いときはステップ１０８に進み、８０℃以下のときはステップ１０９に進む。
【００５０】
ステップ１０８では、オイルクーラ２８に温水を流し、ステップ１１２へ進む。オイルクーラ２８においても、冷却水側のレイノルズ数が2600近傍であることが望ましい。
【００５１】
ステップ１０９では、オイルクーラ２８に冷却水が流れないようにしてステップ１１０へ進む。
【００５２】
ステップ１１０では、ファン１１の駆動を停止する。
【００５３】
ステップ１１１では、サーモスタット１４の冷却水回路３を全閉とし、かつ、バイパス回路１３を全開とする。
【００５４】
ステップ１１２では、水温が105℃より高いかどうかを判定し、高いときはステップ１１３へ進み、低いときはステップ１１７へ進む。
【００５５】
ステップ１１３では、サーモスタット１４の冷却水回路３を全開とし、かつ、バイパス回路１３を全閉としてステップ１１４へ進む。
【００５６】
ステップ１１４では、電動ポンプ８をラジエータ７の水側レイノルズ数が2600となるように駆動されているかどうかを判定し、駆動しているときはステップ１１５へ進み、それ以外はステップ１１６へ進む。
【００５７】
ステップ１１５では、ファン１１の駆動量を増加させる。
【００５８】
ステップ１１６では、電動ポンプ８をラジエータ７の水側レイノルズ数が2600となるように駆動する。
【００５９】
ステップ１１７では、サーモスタット１４は、冷却水回路３を流通する流量ＷＲとバイパス回路１３を流通する流量ＷＢとの比率ＷＲ：ＷＢを冷却水温度に応じて０：100から100：０まで徐々に変化して流通させる。
【００６０】
すなわち、エンジン始動直後、電動ポンプ８を10Ｌ／分の流量で駆動する（図３の▲１▼に相当）。このとき、オイルクーラ２８への冷却水の循環は禁止される。そして、冷却水がシリンダヘッド２１、シリンダブロック２２の冷却水流通路２３を流れる。これに伴い温度センサ９は、シリンダブロック２２の冷却水流通路２３内の温度検出を開始する。サーモスタット１４では、流通する冷却水の温度が例えば100℃に達するまでは、冷却水をバイパス回路１３へ流してラジエータ７を迂回するように循環させる。
【００６１】
次に、空気調和装置のスイッチが入っているかどうかの判定を行う。ここで、スイッチが入っていない場合は、温度センサ９により検出された温度値が80℃より高いか否かの判定が行われる。この判定で冷却水温度が80℃より高い場合は、オイルクーラに温水を流す（図３の▲２▼に相当）。
【００６２】
一方、ステップ１０５において、車室内温度が空気調整装置２５の目標温度より高いか否かの判定を行う。そして、車室内温度が目標温度より低い場合は、ヒータコア２６のチューブ内を流通する温水のレイノルズ数が2600になるように電動ポンプ８を駆動する。
【００６３】
エンジン２の稼働に伴い、シリンダブロック２２から出る冷却水の温度が80℃まで上昇すると、サーモスタット２９は、冷却水回路２４ａを開いてオイルクーラ２８へ冷却水を流通させる（図３の▲２▼に相当）。
【００６４】
次に、ステップ１１２において、冷却水温度が105℃より低い場合は、サーモスタット１４は、冷却水温度に応じて、冷却水回路３を流通する流量ＷＲとバイパス回路１３を流通する流量ＷＢの比率を徐々に変化して流通させる。
【００６５】
このとき、温度センサ９での検出温度が所定の目標温度である105℃に達していない場合は、通常、回転駆動モータ１２は駆動されておらず、ファン１１は回転していない状態にあり、チューブ６を通過する冷却水は走行外気との熱交換を行うのみである。ステップ１１８において、ファン１１が駆動されているかどうかを判定し、ファン１１が駆動されていない場合は、冷却水温度の検出を継続する。また、ファン１１が駆動されている場合は、シリンダブロック２２の冷却水流通路２３内の冷却水温度が105℃になるように、ファン１１の回転数を少なく制御し、冷却水温度の検出を継続する。
【００６６】
ヘッダ５から出た冷却水は、電動ポンプ８を経て冷却水回路１０を介してシリンダヘッド２１の冷却水流通路２３に送出される。尚、空気調和装置２５が作動しているときは、空気調和装置２５側からの要求に応じたファン風量を発生させても良い。
【００６７】
また、冷却水温度、すなわち温度センサ９の検出温度が105℃より高い場合は、サーモスタット１４はバイパス回路１３を全閉とし、冷却水回路３を全開にして、ラジエータ７へ冷却水を流通させる。
【００６８】
そして、ステップ１１４において、電動ポンプ８をチューブ６の水側レイノルズ数2600であるか否かの判定を行う。水側レイノルズ数が2600である場合は、シリンダブロック２２の冷却水流通路２３内の冷却水温度が105℃となるように制御装置１５は、回転数制御信号Ｓｒを回転駆動モータ１２へ出力して、ファン１１の回転を多くするよう制御する。一方、水側レイノルズ数が2600でない場合は、水側レイノルズ数が2600となるように電動ポンプ８の駆動を制御し、温度センサ９での冷却水温度の検出を継続する（図３の▲３▼に相当）。
【００６９】
（実施の形態１の作用及び効果）
実施の形態１の水冷式エンジン冷却装置においては、温度センサ９により検出された水温が予め設定された設定温度（80℃）未満のときは、サーモスタット２９によりオイルクーラ２８への冷却水の循環を停止し、水温が予め設定された設定温度（80℃）以上のときは、サーモスタット２９により、水冷式エンジン２の出口側から流出する冷却水をラジエータへ７の冷却水の循環流路である冷却水路３，１０とは独立した冷却水流路２４，２４ａを介してオイルクーラ２８への冷却水の循環を行うよう制御される。すなわち、水温が設定温度未満のときは、暖機制御温度まで水温の上昇を早め、エンジンを極力高い温度で作動させることで、エンジン自体のフリクションロスを低減すると共に、燃料噴射量の増量制御時間を短縮することにより、オイルクーラ２８による自動変速機３０の作動油温度の上昇による燃費改善効果以上の燃費向上効果を得ることが可能となり、特にエンジン始動時の燃費の向上を図ることができる。
【００７０】
また、空気調和装置のスイッチが入っていて、室温が目標温度未満のときはオイルクーラ２８への冷却水の循環を停止する。
すなわち、冬等の外気温が非常に低い環境にあっては、搭乗者によって設定される車室内の目標温度と外気温の差が大きく、これによって、作動油への加温と空気調和を行うと、作動油の加温に使用されるエネルギが大きく、空気調和装置の暖房機能が低下し、目標温度を達成するのに時間がかかってしまう。しかしながら、目標温度を達成するまで、冷却水温が８０℃未満の場合にはオイルクーラの作動を禁止することで、空気調和装置の暖房機能が低下することなく、安定した空気調和を達成することができる。
【００７１】
更に、チューブに冷却水を流通させる空気調和装置を設け、チューブ内の冷却水の流動状態を、層流域と乱流域との間の遷移域およびこの遷移域に近接する乱流域のうち、少なくともどちらか一方の領域を含む範囲に電動ポンプ８を制御しても良い。すなわち、空気調和装置の熱交換効率が高まり、目標温度を達成する時間を短縮することができる。
【００７２】
（実施の形態２）
図８は、実施の形態２における水冷式エンジンの冷却装置を示す説明図である。基本的構成は、実施の形態１と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。
【００７３】
自動変速機３０とオイルクーラ２８の間でオイルを循環するオイル循環路２８ａ上には、オイルの循環状態を切り換えるサーモスタット２８ｂが設けられている。また、温水流通路２４には、流通する冷却水が循環するサーモスタット用循環路２４ｂがサーモスタット２８ｂに接続されている。
【００７４】
サーモスタット２８ｂは、サーモスタット用循環路２４ｂ内の冷却水温度が80℃以上のときは、オイルを循環するように循環状態を切り換える。このように、オイルクーラ２８内を循環するオイルの循環を切り換えることで、オイルクーラ２８の作動状態を切り換えても良い。これにより、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００７５】
（他の実施の形態）
以上、実施の形態１及び２では、電動ポンプのみを用いて冷却水の流量制御を行ったが、例えばエンジンにより駆動されるウォータポンプのみを用いてもよいし、電動ポンプとウォータポンプの両方を備えた構成としても、本願発明の目的を達成できることは言うまでもない。
【００７６】
また、実施の形態１及び２では、予め設定された設定温度を８０℃とした例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、始動時の燃料噴射量の増量制御が行われる所定温度（暖機制御温度）以上の温度であればよい。
【００７７】
更に、実施の形態１及び２では、サーモスタット１４を例えば100℃から105℃の間で、その冷却水温度に応じて０：100から100：０まで徐々に変化するように設定されている例で説明したが、本発明は限定されるものではなく、エンジンの特性により設定温度を異ならせても良いのは勿論のこと、エンジンの負荷状態に応じて設定温度が可変とされても良い。
【００７８】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の水冷式エンジン冷却装置を示す概略説明図である。
【図２】実施の形態１における制御の内容を表すフローチャートである。
【図３】実施の形態１におけるエンジン水温とファン風量および水流量の関係を表す図である。
【図４】実施の形態１における冷却に必要な動力と、ラジエータ水側レイノルズ数と、ファン風速との関係及びファン動力とポンプ動力との関係を示すグラフである。
【図５】チューブ内を流れる冷却水と伝熱系を示す説明図である。
【図６】Ｋ値と水側レイノルズ数とファン風速との関係を示すグラフである。
【図７】ラジエータ放熱量とファン風速との関係を示すグラフである。
【図８】実施の形態２の水冷式エンジン冷却装置を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１    冷却装置
２    エンジン
３    冷却水回路
４，５    ヘッダ
６    チューブ
７    ラジエータ
８    電動ポンプ
９    温度センサ
９ａ    室温センサ
１０    冷却水回路
１１    ファン
１２    回転駆動モータ
１３    バイパス回路
１４    サーモスタット
１５    制御装置
１６    シリンダヘッド
１７    シリンダブロック
２３    冷却水流通路
２４    温水流通路
２４ａ    冷却水回路
２４ｂ    サーモスタット用循環路
２５    空気調和装置
２６    ヒータコア
２７    電磁バルブ
２８    オイルクーラ
２９    サーモスタット
３０    自動変速機
【図１】
0003917449.tif 000004
【図２】
0003917449.tif 000005
【図３】
0003917449.tif 000006
【図４】
0003917449.tif 000007
【図５】
0003917449.tif 000008
【図６】
0003917449.tif 000009
【図７】
0003917449.tif 000010
【図８】
0003917449.tif 000011