(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水冷式内燃機関と、
前記水冷式内燃機関の冷却水水路に設けられる車室内暖房用の第１熱交換器と、
前記水冷式内燃機関の停止時に前記第１熱交換器に冷却水を流通させるウォータポンプとを備える車両用水冷式内燃機関の冷却システムにおいて、
前記ウォータポンプを迂回して設けられるバイパス水路と、
前記バイパス水路に設置される変速機の作動油加熱用の第２熱交換器と、
を備えたことを特徴とする車両用水冷式内燃機関の冷却システム。
【請求項２】
前記バイパス水路に冷却水の逆流を防止する逆止弁を設置したことを特徴とする請求項１に記載の車両用水冷式内燃機関の冷却システム。
【請求項３】
水冷式内燃機関と、
前記水冷式内燃機関の冷却水水路に設けられる車室内暖房用の第１熱交換器と、
前記水冷式内燃機関の停止時に前記第１熱交換器に冷却水を流通させるウォータポンプとを備える車両用水冷式内燃機関の冷却システムにおいて、
前記第１熱交換器の前後の冷却水水路から分岐して設けられるバイパス水路と、
前記バイパス水路に設置される変速機の作動油加熱用の第２熱交換器と、
前記冷却水水路と前記バイパス水路の分岐点に設けられ、水路の切換えを行う切換弁と、
を備えたことを特徴とする車両用水冷式内燃機関の冷却システム。
【請求項４】
前記ウォータポンプは水冷式内燃機関の回転と独立して回転する電動式ウォータポンプであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の車両用水冷式内燃機関の冷却システム。
【請求項５】
前記ウォータポンプは水冷式内燃機関が運転中である時には、前記水冷式内燃機関の放熱量が少ない領域で運転中で、かつ車室内を急速に暖房することが要求されており、かつ前記変速機の作動油が前記第２熱交換器による加熱を必要としていない条件で起動することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の車両用水冷式内燃機関の冷却システム。
【請求項６】
前記ウォータポンプは水冷式内燃機関が運転中である時には、その回転数が所定回転数以下で、かつ外気温が所定温度以下で、かつ変速機の作動油の代表温度が所定値を越え、かつ車両の車室内暖房のスイッチがオンの条件で起動することを特徴とする請求項５に記載の車両用水冷式内燃機関の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用水冷式内燃機関の冷却システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水冷式内燃機関を搭載した車両において、内燃機関が停止中で、かつ内燃機関の冷却水温が十分に高いときに室内の暖房を行う場合には、特開平１１−２４５６５７号公報に記載のように、内燃機関を駆動させることなく、内燃機関によって駆動されるウォータポンプと別に設置された電動ウォータポンプによって冷却水を循環させて暖房を行うことが知られている。
【０００３】
また特開平８−２４７２６３号公報には電動モータによって駆動されるウォータポンプによって内燃機関冷却用の高温冷却水をトランスミッション作動油の油槽内に循環させて、作動油を加温する構成が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電動ウォータポンプを備えた内燃機関の冷却水システムの冷却水経路上にトランスミッション用の作動油を加熱するオイルウォーマを設けるにあたっては、その最適な配置が考慮されていなかった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決する車両用水冷式内燃機関の冷却システム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】
第１の発明は、水冷式内燃機関と、前記水冷式内燃機関の冷却水水路に設けられる車室内暖房用の第１熱交換器と、前記水冷式内燃機関の停止時に前記第１熱交換器に冷却水を流通させるウォータポンプとを備える車両用水冷式内燃機関の冷却システムにおいて、前記ウォータポンプを迂回して設けられるバイパス水路と、前記バイパス水路に設置される変速機の作動油加熱用の第２熱交換器と、を備えた。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記バイパス水路に冷却水の逆流を防止する逆止弁を設置した。
【０００８】
第３の発明は、水冷式内燃機関と、前記水冷式内燃機関の冷却水水路に設けられる車室内暖房用の第１熱交換器と、前記水冷式内燃機関の停止時に前記第１熱交換器に冷却水を流通させるウォータポンプとを備える車両用水冷式内燃機関の冷却システムにおいて、前記第１熱交換器の前後の冷却水水路から分岐して設けられるバイパス水路と、前記バイパス水路に設置され、変速機の作動油加熱用の第２熱交換器と、前記冷却水水路と前記バイパス水路の分岐点に設けられ、水路の切換えを行う切換弁と、を備えた。
【０００９】
第４の発明は、第１から３のいずれか一つの発明において、前記ウォータポンプは水冷式内燃機関の回転と独立して回転する電動式ウォータポンプである。
【００１０】
第５の発明は、第１から４のいずれか一つの発明において、前記ウォータポンプは水冷式内燃機関が運転中である時には、前記水冷式内燃機関の放熱量が少ない領域で運転中で、かつ車室内を急速に暖房することが要求されており、かつ前記変速機の作動油が前記第２熱交換器による加熱を必要としていない条件で起動する。
【００１１】
第６の発明は、第５の発明において、前記ウォータポンプは水冷式内燃機関が運転中である時には、その回転数が所定回転数以下で、かつ外気温が所定温度以下で、かつ変速機の作動油の代表温度が所定値を越え、かつ車両の車室内暖房のスイッチがオンの条件で起動することとした。
【００１２】
【発明の作用および効果】
第１、３の発明では、水冷式内燃機関の冷却水水路にバイパス水路を設けて、このバイパス水路に第２熱交換器を設け、さらに所定条件下で制御されるウォータポンプを第２熱交換器に並列もしくは直列に配置したので、冷却水の熱によって変速機の作動油を優先的に加熱する場合と、車室内の暖房を優先的に行う場合とを選択できる。例えば変速機暖機後のように変速機の作動油を加熱する必要がない場合には、内燃機関運転中であっても、ウォータポンプを駆動し、第２熱交換器を迂回して冷却水を循環させることにより、第１熱交換器への循環水量の低下を防ぎ、車室内の暖房性能を向上させることができる。
【００１３】
なお第１の発明ではウォータポンプそれ自体が水路の開閉を制御する機構として機能するが、第３の発明の場合には、バイパス水路と冷却水水路との分岐点に水路の切換えを行う切換弁を設けており、ウォータポンプの稼動効率を向上させて、効率よく作動油の加熱と車室内の暖房を制御できる。
【００１４】
第２の発明では、バイパス水路に冷却水の逆流を防止する逆止弁を設置したのでウォータポンプ駆動時に第２熱交換器内を冷却水が逆流することを防止できる。
【００１５】
第４の発明では、前記ウォータポンプは水冷式内燃機関の回転と独立して回転する電動式ウォータポンプとしたので、ウォータポンプの制御性に優れる。
【００１６】
第５、６の発明では、前記ウォータポンプは水冷式内燃機関が運転中である時には、前記水冷式内燃機関の放熱量が少ない領域で運転中で、かつ車室内を急速に暖房することが要求されており、かつ前記変速機の作動油が前記第２熱交換器による加熱を必要としていない条件で起動する、すなわち機関回転数が所定回転数以下で、かつ外気温が所定温度以下で、かつ変速機の作動油の代表温度が所定値を越え、かつ車両の車室内暖房のスイッチがオンの条件で起動するようにしたので、十分な暖房効果を維持しつつ、変速機の作動油温の低下も防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１には本発明をハイブリッド駆動システムに適用した構成が示されており、車両の駆動用およびエネルギ回生用のモータ１と、クラッチ２を介してモータ１に接続するエンジン３と、モータ１の出力が伝達されるベルト式無段自動変速機（以下、ＣＶＴと略す。）５から構成される。
【００１９】
エンジン３の冷却システム４ではエンジン３によって直接的に駆動されるウォータポンプ６から排出される冷却水が水路１０を通ってヒータコア１１に導入される。ヒータコア１１は冷却水を熱源として空気を暖める熱交換器であって、暖められた空気が車室内に導入されることで、暖房装置として機能する。
【００２０】
また冷却システム４には冷却水温が所定温度以上になった場合に冷却水を冷却するラジエータ１２が備えられており、ラジエータ１２は水路１０をバイパスする水路１３に設けられる。ラジエータ１２の下流側の水路１３に冷却水温を検出して水路１３の開閉を制御するサーモスタット１４が配置されており、冷却水温が所定値以上のときにサーモスタット１４が作動して水路１３を開放して、ラジエータ１２によって冷却された冷却水を水路１０に導入することで冷却システム４全体の冷却水温を低下させる。
【００２１】
ヒータコア１１を流出した冷却水は水路１５によって電動ウォータポンプ１６に供給される。電動ウォータポンプ１６は後述するような作動条件が設定されており、電動ウォータポンプ１６が作動している場合には、冷却水の大部分が水路１５に流入し、後述するバイパス水路１８に流入する冷却水は極めて少なくなる。作動していない場合にはバイパス水路１８にも充分な量の冷却水が流入する。電動ウォータポンプ１６から排出された冷却水は水路１７を通って、エンジン３内に導入される。
【００２２】
さらに電動ウォータポンプ１６をバイパスするようにバイパス水路１８が設けられており、バイパス水路１８に逆止弁１９と作動油加熱装置２０が配置される。逆止弁１９は作動油加熱装置２０を冷却水が逆流するのを防止するために設けられており、作動油加熱装置２０はＣＶＴ５の作動油を高温の冷却水によって昇温するために設けられる。作動油加熱装置２０はヒータコア１１の１／１０程度の容量が有れば足りるものである。
【００２３】
ＣＶＴ５の作動油を作動油加熱装置２０に供給するために、ＣＶＴ５と作動油加熱装置２０との間に油路２１と２２が設けられる。
【００２４】
また電動ウォータポンプ１６の作動を制御するコントローラ３０が設けられており、図示しないがヒータスイッチのオンオフを検出する検出センサ、エンジンの作動状態を検出する回転数センサ、外気温度を検出する温度センサ、ＣＶＴ５の作動油の油温を検出する温度センサおよびエンジン冷却水温を検出する温度センサが設けられ、これらの出力信号に基づいてコントローラ３０により電動ウォータポンプ１６の作動が制御される。
【００２５】
次にコントローラ３０による電動ウォータポンプ１６の作動条件について図２のフローチャートを用いて説明する。
【００２６】
まずステップＳ１では車両の運転者等が車室内の暖房を要求しているかどうかをヒータスイッチ位置で検出する。要求している時にはステップＳ２に進み、要求していない時にはステップＳ３に進むが、電動ウォータポンプ１６の作動の必要性なしとして制御を終了する。
【００２７】
運転者等が暖房を要望してないということは十分に車室内が暖かいということを意味しており、もしくは自動空調装置の場合には設定温度、車室内温度、日射量等から空調装置は車室内が適温であることを判定しており、電動ウォータポンプ１６を作動させる必要がない。
【００２８】
ステップＳ２ではエンジンが作動しているかどうかを回転数センサで検出して、作動している場合にはステップＳ４に進み、アイドルストップの状態の場合やモータ１のみを駆動して走行している場合などエンジン３が停止している場合には、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では冷却水温が所定値以下であるかどうかを温度センサの測定値によって判定し、所定値以下の時にはステップ９に進み、電動ウォータポンプ１６の作動を停止して制御を終了する。所定値以上の場合にはステップＳ８に進む。
【００２９】
冷却水温の所定値は、空調装置の制御の方法によって変化する（つまり運転者等が所望する温度および風量等によって変化する）が目安としては６７〜７７℃である。
【００３０】
ステップＳ４では回転数センサによって検出したエンジンの回転数が２５００ｒｐｍ以下の場合にはステップＳ６に進み、２５００ｒｐｍ以上の場合にはステップＳ３に進む。
【００３１】
なお判定基準のエンジン回転数２５００ｒｐｍはエンジンに依存する（例えば排気量等）基準値であって、この値に固定されるものではない。
【００３２】
ステップＳ４でエンジン回転数が２５００ｒｐｍ以上の場合エンジンが十分な発熱量を生じており、暖房に必要な熱量は作動油加熱装置２０が放熱してもヒータコア１１から十分な放熱が得られると考えられ、暖房を行うことができる。よってステップＳ３で電動ウォータポンプ１６を停止して、図示しないバッテリの負荷を低減する制御を行う。
【００３３】
ステップＳ６では温度センサによって測定した外気温度が氷点下５℃以下の場合にはステップＳ７に進み、氷点下５℃以上の場合にはステップＳ３に進む。なお外気温度の設定値（本実施例では氷点下５℃）はヒータコア１１の性能や車室内の容積によって変動する。
【００３４】
エンジン回転数が低くても、外気温度が氷点下５℃以上の場合には作動油加熱装置２０が放熱してもヒータコア１１から十分な放熱が得られ、暖房を行うことができる。よってステップＳ３で電動ウォータポンプ１６を停止して、図示しないバッテリの負荷を低減する制御を行う。
【００３５】
ステップＳ７では温度センサによって検出したＣＶＴ６の作動油温が氷点下２０℃より高い時にはステップＳ８に進み、氷点下２０℃以下の時にはステップＳ３に進む。
【００３６】
ステップＳ７でＣＶＴ６の作動油温が氷点下２０℃より高い時には、エンジンの回転数が低く、また外気温が低いので、この状態から作動油加熱装置２０を作動させると作動油に熱を奪われることになり、ヒータコア１１からの発熱量が減少し、暖房性能が低下することになる。よって作動油の受熱量を少なくするためにステップＳ８で電動ウォータポンプ１６を作動し、暖房性能の低下を防止する。
【００３７】
一方、ＣＶＴ６の作動油温が氷点下２０℃以下の時には極めて作動油温が低い状態であり、作動油の油圧が確保できない状態である。よってＣＶＴ６の変速制御に支障が生じる（始動直後になかなか加速しない状態となる）恐れがある。そのためにステップＳ３で電動ウォータポンプ１６を停止して、作動油加熱装置２０に冷却水を導入し、速やかな作動油の昇温に寄与する。
【００３８】
ＣＶＴ６の作動油温の設定値はＣＶＴ６の使用作動油の性能（例えば粘性）や油量によって変動するものであることはいうまでもない。
【００３９】
ステップＳ８では電動ウォータポンプ１６を作動させ、制御を終了する。
【００４０】
以上の制御を一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実施する。
【００４１】
このようにヒータコア１１とエンジン３とを接続する水路１５、１７をバイパスするバイパス水路１８を設け、バイパス水路１８に作動油加熱装置２０を設置し、水路１５とバイパス水路１８への冷却水の切換を行う電動ウォータポンプ１６を水路１５と１７の間に設けたので、ＣＶＴ６の作動油の加熱が不要なときには電動ウォータポンプ１６を作動して作動油加熱装置２０への冷却水の導入を中止し、不要な放熱を防止することができる。よってヒータコア１１へ十分な熱量を供給して、ヒータ性能を向上することができる。またＣＶＴ６の作動油の加熱が必要なときには、電動ウォータポンプ１６を停止して、水路１８を通して作動油加熱装置２０に冷却水を供給して作動油に冷却水の熱を伝えて、速やかな作動油の昇温を行うことができる。
【００４２】
なお第１実施形態ではヒータコア１１の下流に作動油加熱装置２０を設けたが、ヒータコア１１の上流に設けることももちろん可能である。
【００４３】
また図３に示す第２実施形態は、水路１５とバイパス水路１８との上流側分岐点に水路切換弁２４を設け、水路切換弁２４とヒータコア１１との間に電動ウォータポンプ１６を配置し、コントローラ３０によって電動ウォータポンプ１６と水路切換弁２４を用いて水路の切換制御をするようにしたものである。このように電動ウォータポンプ１６と作動油加熱装置２０を直列に配置することによって電動ウォータポンプ１６の稼動効率を向上し、作動油加熱装置２０での熱変換効率が向上する。
【００４４】
さらに本発明の実施形態ではベルト式ＣＶＴを用いて説明してきたが、トロイダル式ＣＶＴに用いることも当然可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体構成を示す構成図である。
【図２】同じく本発明の制御内容を示すフローチャート図である。
【図３】本発明の第２実施形態の全体構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１  モータ
２  クラッチ
３  エンジン
４  冷却システム
５  ＣＶＴ変速機
６  ウォータポンプ
１０  水路
１１  ヒータコア
１２  ラジエータ
１３  水路
１４  サーモスタット
１５  水路
１６  電動ウォータポンプ
１７  水路
１８  水路
１９  逆止弁
２０  作動油加熱装置
２１  油路
２２  油路
３０  コントローラ
【図１】
0003818007.tif 000002
【図２】
0003818007.tif 000003
【図３】
0003818007.tif 000004