CN103080495B - 发动机的冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发动机的冷却装置，其具备水泵（30）、散热器（20）、排气热回收器（40）以及使冷却水在这些设备中进行循环的冷却水循环回路（1），所述发动机的冷却装置具备流量限制单元，所述流量限制单元在A/F传感器（80）的传感器元件（81）的温度（Ta）小于预先设定的活化温度（T1）时，对循环于排气热回收器（40）中的冷却水的流量进行限制，所述A/F传感器（80）被配置在与排气热回收器（40）相比靠排气通道的下游侧的位置处。流量限制单元为能够对循环于排气热回收器（40）中的冷却水的流量进行调节的第二切换阀（70），在传感器元件（81）的温度（Ta）小于活化温度（T1）时，与传感器元件（81）的温度（Ta）在活化温度（T1）以上时相比，减小第二切换阀（70）的开度。

Description

发动机的冷却装置
技术领域
本发明涉及一种发动机的冷却装置。
背景技术
在被搭载于车辆等中的发动机（内燃机）中，在气缸盖和气缸体中分别形成有作为冷却水通道的水套，并通过水泵而使冷却水在气缸盖和气缸体的各个水套中循环。作为这种发动机的冷却装置，已知一种如下的冷却装置，即，将排气热回收器配置在对气缸盖和气缸体的各个水套进行旁通的冷却水通道（旁路通道）上，且在发动机的暖机过程中，不使冷却水在气缸盖和气缸体的各个水套中进行循环，而使冷却水仅在旁路通道中进行循环的冷却装置（例如，参照专利文献1）。排气热回收器例如采用如下结构，即，被设置在发动机的排气系统中，并能够实施在排气通道中流动的废气、和在冷却水通道中流通的冷却水之间的热交换。
此外，在发动机中，根据被配置在排气通道中的废气传感器（例如，A／F传感器、O2传感器等）的输出而实施空燃比反馈控制（例如，参照专利文献2）。为了稳定地实施空燃比反馈控制，需要使废气传感器通过废气的热量而被充分地加热从而处于活化的状态，具体而言，需要使废气传感器的温度（传感器元件的温度）在预定的活化温度以上（例如，参照专利文献2、3）。在专利文献3中，记载了如下内容，即，在排气通道的温度较低时，通过加热单元而对废气传感器的传感器元件进行加热。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009－150266号公报
专利文献2：日本特开2009－156052号公报
专利文献3：日本特开2007－315855号公报
专利文献4：日本特开2010－090828号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在专利文献1所记载的发动机的冷却装置中，由于使冷却水常时在排气热回收器中进行循环，因此可能存在如下问题。在上述的废气传感器被配置在与排气热回收器相比靠排气通道的下游侧的位置处时，通过排气热回收器中的热交换从而温度降低了的废气将与废气传感器接触。因此，存在如下问题，即，例如在发动机的冷态启动时等，废气传感器的活化发生延迟，从而在废气传感器的温度小于活化温度的期间无法实施空燃比反馈等的问题。
本发明是鉴于这种问题点而实施的发明，其目的在于，提供一种能够使废气传感器迅速地活化的发动机的冷却装置，所述废气传感器被配置在与排气热回收器相比靠排气通道的下游侧的位置处。
用于解决课题的方法
本发明以如下方式构成了用于解决上述课题的技术方案。即，本发明为一种发动机的冷却装置，其具备水泵、散热器、排气热回收器以及使冷却水在这些设备中进行循环的冷却水循环回路，所述发动机的冷却装置的特征在于，具备流量限制单元，所述流量限制单元在废气传感器的传感器元件的温度小于预先设定的活化温度时，对循环于所述排气热回收器中的冷却水的流量进行限制，所述废气传感器被配置在与所述排气热回收器相比靠排气通道的下游侧的位置处。
根据上述构成，在废气传感器的传感器元件的温度小于活化温度时，通过流量限制单元从而使循环于排气热回收器中的冷却水的流量被限制，进而使排气热回收器的排气热回收动作被限制。因此，在排气热回收器中，由于在发动机的排气通道中流通的废气与流入到排气热回收器中的冷却水之间的热交换被限制，因此由排气热回收器的排气热回收动作所引起的废气的温度降低被抑制。由此，能够使被设置在与排气热回收器相比靠排气通道的下游侧的位置处的废气传感器迅速地活化。即，能够使废气传感器的传感器元件迅速地升温而达到活化温度。而且，能够在发动机启动后尽快地执行基于废气传感器的输出的空燃比反馈控制。
在本发明中，优选为，所述流量限制单元为能够对循环于所述排气热回收器中的冷却水的流量进行调节的阀，在所述传感器元件的温度小于所述活化温度时，与所述传感器元件的温度在活化温度以上时相比，减小所述阀的开度。
根据上述构成，通过在废气传感器的传感器元件的温度小于活化温度时减小阀的开度，从而使循环于排气热回收器中的冷却水的流量被限制，进而使排气热回收器的排气热回收动作被限制。由此，由排气热回收器的排气热回收动作所引起的废气的温度降低被抑制，从而能够使被设置在与排气热回收器相比靠排气通道的下游侧的位置处的废气传感器迅速地活化。
在本发明中，优选为，所述流量限制单元为能够对循环于所述排气热回收器中的冷却水的流量进行调节的水泵，在所述传感器元件的温度小于所述活化温度时，与所述传感器元件的温度在活化温度以上时相比，减小所述水泵的喷出量。
根据上述构成，通过在废气传感器的传感器元件的温度小于活化温度时减小水泵的喷出量，从而使循环于排气热回收器中的冷却水的流量被限制，进而使排气热回收器的排气热回收动作被限制。由此，由排气热回收器的排气热回收动作所引起的废气的温度降低被抑制，从而能够使被设置在与排气热回收器相比靠排气通道的下游侧的位置处的废气传感器迅速地活化。
在本发明中，优选为，所述排气热回收器被配置在旁路通道上，所述旁路通道对被设置在所述发动机的内部的冷却水通道进行旁通。
根据上述构成，能够独立地实施发动机的冷却（或者暖机）和排气热回收器的排气热回收动作。例如，即使解除冷却水向排气热回收器的流量限制，也能够实施冷却水向发动机的流量限制，从而能够在实施排气热回收器的排气热回收动作的同时，促进发动机的暖机。
在本发明中，优选为，在所述发动机的气缸体和气缸盖的各自的内部设置有冷却水通道，并且各个冷却水通道以并联的方式而配置。在这种情况下，优选为，在所述发动机的冷态时，冷却水向所述气缸体的冷却水通道的供给被停止。
根据上述构成，由于在发动机的冷态时，冷却水向气缸体的冷却水通道的供给被停止，因此能够在实施对气缸盖的冷却的同时，促进气缸体的暖机。
在本发明中，优选为，所述流量限制单元在所述传感器元件的温度小于所述活化温度时，停止冷却水向所述排气热回收器的供给。
根据上述构成，由排气热回收器中的排气热回收动作所引起的废气的温度降低被有效地抑制，从而能够促进被设置在与排气热回收器相比靠排气通道的下游侧的位置处的废气传感器的活化。
发明效果
根据本发明，在废气传感器的传感器元件的温度小于活化温度时，通过流量限制单元而使循环于排气热回收器中的冷却水的流量被限制，从而使排气热回收器的排气热回收动作被限制。因此，由于在排气热回收器中，在发动机的排气通道中流通的废气、和流入到排气热回收器中的冷却水之间的热交换被限制，因此由排气热回收器的排气热回收动作所引起的废气的温度降低被抑制。由此，能够尽快地完成被设置在与排气热回收器相比靠排气通道的下游侧的位置处的废气传感器的活化。即，能够使废气传感器的传感器元件迅速地升温而达到活化温度。
附图说明
图1为模式化地表示实施方式所涉及的发动机的冷却装置和发动机的进排气系统的图。
图2为模式化地表示A／F传感器的一个示例的剖视图。
图3为表示ECU等控制系统的一个示例的框图。
图4为表示ECU所执行的、冷却水向排气热回收器的流量限制控制的一个示例的流程图。
图5为模式化地表示A／F传感器的另一个示例的剖视图。
具体实施方式
参照附图对将本发明具体化了的实施方式进行说明。
以下，对将本发明应用于被搭载在汽车等车辆中的发动机的冷却装置的示例进行说明。
图1为模式化地表示实施方式所涉及的发动机的冷却装置和发动机的进排气系统的图。
如图1所示，实施方式所涉及的发动机的冷却装置具备用于对发动机10进行冷却的冷却水循环回路1。在冷却水循环回路1中具备散热器20、水泵30、排气热回收器40以及对上述各个设备进行连接的配管H1～H8等。另外，在冷却水循环回路1中设置有用于对冷却水进行循环的路径进行切换、或对冷却水的流量进行变更的温度自动调节器50以及第一切换阀60和第二切换阀70。
在冷却水循环回路1中，散热器20的下罐22和温度自动调节器50的第一流入口51通过下配管H1而被连接在一起。温度自动调节器50的流出口53和水泵30的吸入口通过泵吸入配管H2而被连接在一起。
水泵30的喷出口与发动机10的水套11a、12a分别连通。具体而言，在发动机10的气缸体11的内部形成有气缸体侧水套11a，在发动机10的气缸盖12的内部形成有气缸盖侧水套12a。气缸体侧水套11a和气缸盖侧水套12a以并联的方式而配置。而且，由水泵30所喷出的冷却水分别被直接导入到气缸体侧水套11a和气缸盖侧水套12a中。
流通过气缸体侧水套11a的冷却水，通过取出管H3而从气缸体11内被取出。此外，流通过气缸盖侧水套12a的冷却水，通过取出管H4而从气缸盖12内被取出。而且，取出管H3、H4的下游端彼此汇合，并被连接于上配管H5。在取出管H3的中途设置有第一切换阀60。此外，取出管H4的中途设置有水温传感器111，所述水温传感器111用于对循环于冷却水循环回路1中的冷却水的温度进行检测。在这种情况下，由水温传感器111所检测出的冷却水的温度成为从气缸盖侧水套12a中流出的冷却水的温度。
上配管H5被连接于散热器20的上罐21。在上配管H5的中途连接有旁路配管H6，所述旁路配管H6被设置为，对散热器20进行旁通。旁路配管H6的下游端被连接于温度自动调节器50的第二流入口52。
此外，水泵30的喷出口和被设置在排气热回收器40的导入口上的导入用连接管41，通过导入配管H7而被连接在一起。排气热回收器40与气缸体侧水套11a和气缸盖侧水套12a以并联的方式而配置。即，在冷却水循环回路1中，排气热回收器40被配置在，对气缸体侧水套11a和气缸盖侧水套12a进行旁通的旁路通道上，由水泵30所喷出的冷却水被直接导入到排气热回收器40中。流通过排气热回收器40内的冷却水从被设置在排出口上的排出用连接管42向排出配管H8被排出。在排出配管H8的中途设置有第二切换阀70。排出配管H8的下游端被连接于上配管H5的中途。在这种情况下，排出配管H8在与连接有旁路配管H6的部位相比靠上游侧的部位处，被连接于上配管H5。
接下来，对冷却水循环回路1所具备的各个设备等进行简单说明。
散热器20为下流式的散热器，且在上罐21和下罐22之间设置有散热器芯23。冷却水在朝向下罐22而从散热器芯23的内部流下时，与外部气体（行驶风、由冷却风扇的驱动而产生的送风）之间实施热交换，所述冷却水为，从发动机10经由上配管H5而被回收到上罐21中的冷却水。通过该热交换，而向外部气体进行散热，从而冷却水被冷却。
水泵30为，用于使冷却水在冷却水循环回路1中进行循环的冷却水循环单元。在本实施方式中，水泵30受到作为发动机10的输出轴的曲轴的旋转驱动力而被驱动。因此，在发动机10的运行过程中，水泵30被驱动，从而在冷却水循环回路1中实施冷却水循环动作。
排气热回收器40于在发动机10的排气通道中流通的废气、和从导入配管H7流入的冷却水之间实施热交换，并将热交换后的冷却水从排出配管H8中排出。在排气热回收器40的内部收纳有未图示的热交换部，在该热交换部中废气和冷却水进行热交换。作为热交换部，例如可以使用在内部收纳有一端与导入用连接管41连通，另一端与排出用连接管42连通的螺旋配管等的构件。在这种情况下，在随着发动机10的运行而使废气经由排气管14b在排气热回收器40的内部流通时，于在该螺旋配管的外侧流通的废气、和在螺旋配管的内部流通的冷却水之间实施热交换。其结果为，在螺旋配管的内侧流通的冷却水的温度上升，从而实施了排气热的回收。
另外，通过排气热回收器40中的热交换从而温度降低了的废气，经过催化剂14c和未图示的消声器而被排放到大气中。另一方面，通过热交换从而温度上升了的冷却水经由排出配管H8而在冷却水循环回路1中进行循环，通过冷却水而被回收的排气热被用于车厢内制热或发动机暖机。
温度自动调节器50为，根据冷却水的温度而对冷却水循环回路1中的冷却水的循环路径进行切换的构件。温度自动调节器50例如被构成为，通过被密封在内部的热敏蜡根据冷却水的温度进行膨胀收缩，从而使阀工作。
而且，在发动机10的冷态时，即冷却水的温度比较低时，温度自动调节器50被切换为，使第一流入口51关闭且使第二流入口52开放的状态。由此，从散热器20的下罐22朝向水泵30的冷却水的流通被停止，并且冷却水从旁路配管H6朝向水泵30而流通。即，通过在冷却水循环回路1中实施未使用散热器20的冷却水循环动作，从而实现发动机10的暖机运行的提前完成。
另一方面，在发动机10的暖机结束后、即冷却水的温度上升并达到了温度自动调节器50的开阀温度以上时，温度自动调节器50被切换为，使第一流入口51和第二流入口52均被开放的状态。由此，使上配管H5中的冷却水的一部分向散热器20侧循环。即，冷却水从散热器20的下罐22朝向水泵30而流通。如此，通过在冷却水循环回路1中实施使冷却水在散热器20中流通的冷却水循环动作，从而由冷却水所回收的热量通过散热器20而被排放到大气中。
第一切换阀60被切换为，冷却水能够在取出管H3中流通的开放状态（此时，为开度100％的全开状态）、或者冷却水不能在取出管H3中流通的关闭状态（此时，为开度0％的全闭状态）。即，通过第一切换阀60，来对实施冷却水向气缸体侧水套11a的供给、还是停止冷却水的供给进行切换。换言之，通过第一切换阀60，来对实施气缸体侧水套11a的冷却、还是不实施冷却进行切换。第1切换阀60的开闭动作通过ECU（Electronic control unit：电子控制单元）100而被控制。
具体而言，在冷却水的温度比较低的发动机10的冷态时，第一切换阀60被切换为关闭状态，从而冷却水向气缸体侧水套11a的供给被停止。另一方面，在气缸盖侧水套12a中供给有冷却水。由此，在抑制气缸盖12的温度的过度上升的同时，通过快速地提高气缸体11的温度，从而在发动机起动后的较短的期间内降低发动机10内的各个位置处的摩擦损耗，进而实现耗油率的改善。
另一方面，当冷却水的温度上升并达到预定的切换温度以上时，第一切换阀60将被切换为开放状态。由此，除了在气缸盖侧水套12a以外，在气缸体侧水套11a中也供给有冷却水。其结果为，气缸体11和气缸盖12被冷却，从而发动机10被维持在适宜的温度。
第二切换阀70被切换为，冷却水能够在排出配管H8中流通的开放状态（此时，为开度100％的全开状态）、或者冷却水不能在排出配管H8中流通的关闭状态（此时，为开度0％的全闭状态）。即，通过第二切换阀70来对实施冷却水向排气热回收器40的供给、还是停止冷却水的供给进行切换。换言之，通过第二切换阀70，来对实施排气热回收器40的排气热回收动作、还是不实施排气热回收动作进行切换。
具体而言，当第二切换阀70被切换为开放状态时，实施冷却水向排气热回收器40的供给，从而实施排气热回收器40的排气热回收动作。另一方面，当第二切换阀70被切换为关闭状态时，冷却水向排气热回收器40的供给被停止，从而排气热回收器40的排气热回收动作被停止。该第二切换阀70的开闭动作通过ECU100而被控制。关于第二切换阀70的开闭控制的一个示例将在后文进行叙述。
接下来，对发动机10的进排气系统13、14进行简单说明。
发动机10通过对从进气系统13供给的空气、和从未图示的燃料供给系统供给的燃料以适当的比率进行混合，且向燃烧室供给该混合气体并使其燃烧，从而产生车辆的动力。此外，发动机10将随着混合气体的燃烧而产生的废气从排气系统14排放到大气中。
进气系统13具备进气管13a。在进气管13a上，从进气流的上游侧至下游侧，设置有空气滤清器13b、节气门阀体13c以及浪涌调节槽13d。在进气管13a的下游端处连接有进气歧管13e，通过进气歧管13e而使进气朝向发动机10的各个气缸内分流。而且，通过上述各个部件的内部空间，而构成了用于向发动机10的各个气缸内导入进入空气的进气通道。
排气系统14具备被安装在发动机10上的排气歧管14a、和被连接于排气歧管14a上的排气管14b。而且，通过排气歧管14a和排气管14b的内部空间，而构成了用于排出废气的排气通道。
在排气管14b上，从废气流的上游侧至下游侧，设置有上述的排气热回收器40、催化剂14c、以及未图示的消声器等。此外，在排气管14b上设置有作为废气传感器的A／F传感器（空燃比传感器）80、和用于对废气的温度进行检测的排气温度传感器112等。催化剂14c例如由将一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）以及氮氧化合物（NOx）一并净化为无害成分的三元催化剂构成。另外，排气系统14的结构为一个示例，还可以采用其他的结构。例如，可以采用如下的结构，即，在与排气热回收器40相比靠排气通道的上游侧的位置处，设置所谓的起始催化剂（S／C）。
A／F传感器80被配置在与排气热回收器40相比靠排气通道的下游侧的位置处，并对向催化剂14c被导入的废气的空燃比（A／F）进行检测。此处，参照图2，对A／F传感器80的具体结构进行说明。
图2所示的A／F传感器80为，输出与废气中的氧浓度相对应的信号的层叠式的传感器，并具备传感器元件81和具有通气性的罩87、88等。传感器元件81被配置在罩87、88的内部。在罩87、88上分别形成有废气能够通过的多个小孔87a、88a。
传感器元件81通过板状的固体电解质层（例如氧化锆制）82、被形成在该固体电解质层82的一侧表面上的大气侧电极（例如，铂电极）83、被形成在固体电解质层82的另一侧表面上的排气侧电极（例如，铂电极）84、以及扩散层（例如，多孔质的陶瓷）85等而构成。
传感器元件81的大气侧电极83被配置在大气导管86内。大气导管86内向大气被开放，从而流入到该大气导管86内的大气与大气侧电极83接触。另一方面，排气侧电极84的表面被扩散层85所覆盖，从而在排气管14b中流通的废气的一部分穿过扩散层85的内部而与排气侧电极84接触。
在这种结构的A／F传感器80中，当向传感器元件81的大气侧电极83和排气侧电极84之间施加预定的电压时，通过该电压施加从而在A／F传感器80中产生与废气中的氧浓度相对应的输出电流（传感器电流）。具体而言，A／F传感器80的传感器电流表现出如下特性，即，废气的空燃比越趋于过稀侧则越增大，反之，废气的空燃比越趋于过浓侧则越减少。而且，在A／F传感器80的传感器元件81活化的状态（在后文叙述的活化温度T1以上的状态）下，A／F传感器80的传感器电流表现出相对于空燃比呈线性的特性。
发动机10等的各种控制通过ECU100而被实施。如图3所示，ECU100具备：CPU（Central Processing Unit：中央处理器）101、ROM（Read Only Memory：只读存储器）102、RAM（Random Access Memory：随机存储器）103、后备RAM104、输入接口105以及输出接口106等。
在ROM102中存储有各种控制程序、和执行上述各种控制程序时所参照的映射图等。CPU101根据被存储于ROM102中的各种控制程序以及映射图来执行运算处理。RAM103为，临时存储CPU101的运算结果以及从各种传感器等输入的数据的存储器。后备RAM104为，存储在发动机10停止时应该保存的数据等的非易失性存储器。这些CPU101、ROM102、RAM103和后备RAM104，通过总线107而互相连接，并且与输入接口105以及输出接口106连接。
在输入接口105上连接有：A／F传感器80、水温传感器111、排气温度传感器112、空气流量计113、进气温度传感器114、曲轴位置传感器115、节气门开度传感器116、加速器开度传感器117、外部气体温度传感器118等的各种传感器。外部气体温度传感器118为对外部气体的温度进行检测的传感器，且被设置在车辆中的、不受到来自发动机10、排气系统14等热源的影响的位置处。
在输出接口106上连接有：第一切换阀60、第二切换阀70、对被安装在节气门阀体13c上的节气门（省略图示）进行驱动的节气门电机121、朝向发动机10的气缸内喷射燃料的喷射器122、对被安装在气缸盖12上的火花塞（省略图示）的点火正时进行调节的点火器123等。
ECU100根据上述的各种传感器的输出，来执行对发动机10的各种控制。例如，ECU100根据A／F传感器80的输出来执行空燃比反馈控制。该空燃比反馈控制为如下的控制，即，对从喷射器122向进气通道等被喷射的燃料喷射量进行控制，以使根据A／F传感器80的输出所得到的废气的实际的空燃比与目标空燃比（例如，理论空燃比）相一致。此外，ECU100实施对第一切换阀60和第二切换阀70的开闭控制，从而执行对冷却水循环回路1中的冷却水的循环路径的切换控制。而且，ECU100实施对第二切换阀70的开闭控制，从而执行如以下所述的、冷却水向排气热回收器40的流量限制控制。
在该实施方式中，具备流量限制单元，所述流量限制单元在A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta小于预定的活化温度T1时，对循环于排气热回收器40中的冷却水的流量进行限制。更加详细而言，其特征在于，在A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta小于活化温度T1时，与A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta在活化温度T1以上时相比，减小作为上述流量限制单元的第二切换阀70的开度。由此，通过对排气热回收器40的排气热回收动作进行限制，从而使A／F传感器80的传感器元件81迅速地升温而达到活化温度T1。参照图4的流程图，对该冷却水向排气热回收器40的流量限制控制的一个示例进行说明。图4的流程图在发动机10的启动后，例如，每隔几毫秒或者每隔曲轴的预定旋转角度而被执行。
首先，ECU100在步骤ST1中，读取A／F传感器80的温度推断用的参数，接下来，在步骤ST2中，根据在步骤ST1中所读取的参数，而对A／F传感器80的传感器元件81的温度（元件温度）Ta进行推断。
在步骤ST1中，作为A／F传感器80的温度推断用的参数，例如读取了冷却水的温度Tw、废气的温度Tg以及车辆停止时间ts。冷却水的温度Tw根据水温传感器111的输出信号来读取。废气的温度Tg根据排气温度传感器112的输出信号来读取。车辆停止时间ts为从车辆停止起到启动为止的经过时间，且通过ECU100的计时器来计测。另外，可以使用发动机10的停止时间来代替车辆停止时间ts。
在ECU100的ROM102中，预先存储有用于对A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta进行推断的温度推断映射图。该温度推断映射图为，预先通过实验或模拟等而求出A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta、与A／F传感器80的温度推断用的参数（此处，为冷却水的温度Tw、废气的温度Tg以及车辆停止时间ts）之间的关系，并将该关系映射化。而且，在步骤ST2中，通过参照上述温度推断映射图，从而根据在步骤ST1中所读取的参数（冷却水的温度Tw、废气的温度Tg以及车辆停止时间ts），来对A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta进行推断。例如，在冷却水的温度Tw较高时，与冷却水的温度Tw较低时相比，A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta被推断为较高的值。此外，在废气的温度Tg较高时，与废气的温度Tg较低时相比，A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta被推断为较高的值。此外，在车辆停止时间ts较短时，与车辆停止时间ts较长时相比，A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta被推断为较高的值。
接下来，ECU100在步骤ST3中，对在步骤ST2中推断出的A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta是否在预先设定的活化温度T1以上进行判断。活化温度T1为，A／F传感器80的传感器元件81被充分地加热而活化的温度，具体而言，被设定为如下的温度，即，A／F传感器80稳定地输出与废气中的氧浓度相对应的传感器电流的温度。
当在步骤ST3中为“是”时，即，判断为A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta在活化温度T1以上时（Ta≥T1），处理进入到步骤ST4。另一方面，当在步骤ST3中为“否”时，即，判断为A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta小于活化温度T1时（Ta＜T1），处理进入到步骤ST5。
而且，ECU100在步骤ST4中，将第二切换阀70切换为开放状态。由此，实施冷却水从水泵30向排气热回收器40的供给，从而实施排气热回收器40的排气热回收动作。
另一方面，ECU100在步骤ST5中，将第二切换阀70切换为关闭状态。由此，冷却水从水泵30向排气热回收器40的供给被限制，从而排气热回收器40的排气热回收动作被限制。在这种情况下，冷却水向排气热回收器40的供给被停止，从而排气热回收器40的排气热回收动作被停止。
在该实施方式中，如上文所述，在A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta小于活化温度T1时，循环于排气热回收器40中的冷却水的流量被限制，从而排气热回收器40的排气热回收动作被限制。根据这种冷却水向排气热回收器40的流量限制控制，由于在排气热回收器40中，在发动机10的排气通道中流通的废气、和从导入配管H7流入到排气热回收器40内的冷却水之间的热交换被限制，因此由排气热回收器40的排气热回收动作所引起的废气的温度降低被抑制。由此，能够使被设置在与排气热回收器40相比靠排气通道的下游侧的位置处的A／F传感器80迅速地活化。即，能够使A／F传感器80的传感器元件81迅速地升温而达到活化温度T1。在该实施方式中，由于停止了冷却水向排气热回收器40的供给，因此能够使由排气热回收器40的排气热回收动作所引起的废气的温度降低被有效地抑制，从而促进A／F传感器80的活化。而且，能够在发动机10的启动后，尽快地执行基于A／F传感器80的输出的空燃比反馈控制。
如上文所述的冷却水向排气热回收器40的流量限制，在A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta达到活化温度T1以上时将被解除。与此相伴，冷却水从水泵30向排气热回收器40被供给，从而排气热回收器40的排气热回收动作被实施。此处，由于排气热回收器40被配置在对发动机10进行旁通的旁路通道上，因此能够独立地实施发动机10的冷却（或者暖机）和排气热回收器40的排气热回收动作。
例如，即使解除冷却水向排气热回收器40的流量限制，也能够继续实施冷却水向发动机10的气缸体侧水套11a的流量限制，从而能够在实施排气热回收器40的排气热回收动作的同时，促进气缸体11的暖机。
其他的实施方式
本发明并不仅限定于上述的实施方式，还可以为在权利要求的范围和与该范围等同的范围内所包含的所有改变或应用。
（1）上述的冷却水循环回路1为一个示例，只要是能够对循环于排气热回收器40中的冷却水的流量进行限制的结构，则可以进行各种变更。
例如，可以采用如下结构，即，在冷却水循环回路1中设置除散热器20、水泵30、排气热回收器40以外的设备。
此外，虽然在上述实施方式中，将第一切换阀60配置在，与气缸体侧水套11a的下游侧连接的取出管H3上，但也可以将第一切换阀60配置在气缸体侧水套11a的上游侧。
作为第一切换阀60，还可以使用与上述实施方式的温度自动调节器50相同的结构的温度自动调节器。此外，作为第一切换阀60，还可以使用根据其开度而对循环于气缸体侧水套11a中的冷却水的流量进行调节的流量调节阀。另外，虽然在上述实施方式中，在冷却水的温度比较低的、发动机10的冷态时，停止冷却水向气缸体侧水套11a的供给，但也可以减小第一切换阀60的开度，从而将向气缸体侧水套11a供给的冷却水的流量限制为较小的流量。
此外，虽然在上述实施方式中，将第二切换阀70配置在排出配管H8上，但也可以将第二切换阀70配置在导入配管H7上。
作为第2切换阀70，也可以使用根据其开度而对循环于排气热回收器40中的冷却水的流量进行调节的流量调节阀。在这种情况下，优选为，在A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta小于活化温度T1时，与A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta在活化温度T1以上时相比，减小第二切换阀70的开度。另外，在这种情况下，可以根据A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta与活化温度T1之间的温度差，来对第二切换阀70的开度进行设定。而且，还可以采用如下方式，即，A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta与活化温度T1之间的温度差越大，则越减小第二切换阀70的开度。
此外，虽然在上述实施方式中，将排气热回收器40配置在，对气缸体侧水套11a和气缸盖侧水套12a进行旁通的旁路通道上，但也可以将排气热回收器40配置在除此以外的位置上。例如，可以将排气热回收器40配置在气缸体侧水套11a的下游侧、或气缸盖侧水套12a的下游侧。
此外，虽然在上述实施方式中，将由水泵30所喷出的冷却水分别向气缸体侧水套11a和气缸盖侧水套12a供给。但是，并不限定于此，也可以采用如下方式，即，使由水泵30所喷出的冷却水在气缸体侧水套11a中进行了循环之后，再向气缸盖侧水套12a供给。
（2）在上述实施方式中，列举了将流量限制单元设定为第二切换阀70的示例。但是，并不限定于此，流量限制单元也可以被设定为能够对循环于排气热回收器40中的冷却水的流量进行调节的水泵。在这种情况下，优选为，在A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta小于活化温度T1时，与A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta在活化温度T1以上时相比，减少水泵的喷出量。
例如，作为流量限制单元，可以使用电动式的水泵或离合器式的水泵。在使用离合器式的水泵时，被设定为如下的结构，即，在水泵的驱动轴和曲轴之间存在离合器机构，在发动机的驱动状态下，当离合器机构处于卡合状态时水泵被驱动，而当离合器机构处于释放状态时水泵被停止。
（3）在上述实施方式中所列举的A／F传感器80的传感器元件81的温度推断映射图为一个示例，也可以使用其他的参数来对A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta进行推断。例如，可以根据冷却水的温度Tw和废气的温度Tg，来对A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta进行推断。
此外，也可以使用上述的冷却水的温度Tw、废气的温度Tg以及车辆停止时间ts以外的参数。例如，在寒冷地区，不仅在发动机10的启动时，在车辆的行驶过程中，也存在A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta降低到小于活化温度T1的可能性。在这种情况下，如下操作较为有效，即，除了上述冷却水的温度Tw和废气的温度Tg以外，还将由外部气体温度传感器118所检测出的外部气体温度作为对A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta进行推断的参数而进行利用。在这种情况下，在外部气体温度较高时，与外部气体温度较低时相比，A／F传感器80的传感器元件81的温度Ta被推断为较高的值。
（4）在上述实施方式中，以层叠式的废气传感器（A／F传感器80）为例进行了列举。但是，并不限定于此，作为废气传感器还可以使用其他结构的传感器。例如，还可以使用如图5所示这种杯式的废气传感器（A／F传感器90）。
图5所示的A／F传感器90具备传感器元件91和具有通气性的罩97等。传感器元件91被配置在罩97的内部。在罩97上形成有废气能够通过的小孔97a。
传感器元件91具有一端被封闭了的管状（杯状）的结构。传感器元件91通过固体电解质层（例如，氧化锆制）92、被形成在该固体电解质层92的内侧的表面上的大气侧电极（例如，铂电极）93、被形成在固体电解质层92的外侧的表面上的排气侧电极（例如，铂电极）94、以及多孔质保护层（例如，多孔质的陶瓷）95等而构成。
在传感器元件91的内侧形成了向大气被开放的大气室96。流入到该大气室96中的大气与大气侧电极93接触。另一方面，排气侧电极94的表面被多孔质保护层95所覆盖，在排气管14b中流通的废气的一部分穿过多孔质保护层95而与排气侧电极94接触。
图5所示的杯式的A／F传感器90也与图2所示层叠式的A／F传感器80相同地，输出与废气中的氧浓度相对应的信号。具体而言，A／F传感器90输出如下的信号，即，废气的空燃比越趋于过稀侧则越增大，反之，废气的空燃比越趋于过浓侧则越减小的信号。而且，在A／F传感器90的传感器元件91活化的状态（在活化温度以上的状态）下，A／F传感器90的传感器电流表现出相对于空燃比呈线性的特性。
（5）此外，虽然在上述实施方式中，列举了废气传感器为A／F传感器80的示例，但作为废气传感器也可以使用O2传感器。在为O2传感器的情况下，在传感器元件活化的状态（在活化温度以上的状态）下，传感器电流表现出如下特性，即，在理论空燃比附近以阶梯状的方式进行变化。
产业上的可利用性
本发明为具备水泵、散热器、排气热回收器以及使冷却水在这些设备中进行循环的冷却水循环回路的发动机冷却装置，并且能够应用于废气传感器被配置在与排气热回收器相比靠排气通道的下游侧位置处的结构中。
符号说明
1冷却水循环回路；
10发动机；
11气缸体；
11a气缸体侧水套；
12气缸盖；
12a气缸盖侧水套；
20散热器；
30水泵；
40排气热回收器；
70第二切换阀（流量限制单元）；
80A／F传感器（废气传感器）；
100ECU。

Claims (11)

1.一种发动机的冷却装置，其具备水泵、散热器、排气热回收器以及使冷却水在这些设备中进行循环的冷却水循环回路，所述发动机的冷却装置的特征在于，
具备流量限制单元，所述流量限制单元在废气传感器的传感器元件的温度小于预先设定的活化温度时，对循环于所述排气热回收器中的冷却水的流量进行限制，所述废气传感器被配置在与所述排气热回收器相比靠排气通道的下游侧的位置处，且输出与废气中的氧浓度相对应的信号，所述预先设定的活化温度为所述废气传感器稳定地输出与所述废气中的氧浓度相对应的信号的温度。
2.如权利要求1所述的发动机的冷却装置，其特征在于，
所述流量限制单元为能够对循环于所述排气热回收器中的冷却水的流量进行调节的阀，在所述传感器元件的温度小于所述活化温度时，与所述传感器元件的温度在活化温度以上时相比，减小所述阀的开度。
3.如权利要求1所述的发动机的冷却装置，其特征在于，
所述流量限制单元为能够对循环于所述排气热回收器中的冷却水的流量进行调节的水泵，在所述传感器元件的温度小于所述活化温度时，与所述传感器元件的温度在活化温度以上时相比，减小所述水泵的喷出量。
4.如权利要求1所述的发动机的冷却装置，其特征在于，
所述排气热回收器被配置在旁路通道上，所述旁路通道对被设置在所述发动机的内部的冷却水通道进行旁通。
5.如权利要求2所述的发动机的冷却装置，其特征在于，
所述排气热回收器被配置在旁路通道上，所述旁路通道对被设置在所述发动机的内部的冷却水通道进行旁通。
6.如权利要求3所述的发动机的冷却装置，其特征在于，
所述排气热回收器被配置在旁路通道上，所述旁路通道对被设置在所述发动机的内部的冷却水通道进行旁通。
7.如权利要求1至6中的任意一项所述的发动机的冷却装置，其特征在于，
在所述发动机的气缸体和气缸盖的各自的内部设置有冷却水通道，并且各个冷却水通道以并联的方式而配置。
8.如权利要求7所述的发动机的冷却装置，其特征在于，
在所述发动机的冷态时，冷却水向所述气缸体的冷却水通道的供给被停止。
9.如权利要求1、4至6中的任意一项所述的发动机的冷却装置，其特征在于，
所述流量限制单元在所述传感器元件的温度小于所述活化温度时，停止冷却水向所述排气热回收器的供给。
10.如权利要求7所述的发动机的冷却装置，其特征在于，
所述流量限制单元在所述传感器元件的温度小于所述活化温度时，停止冷却水向所述排气热回收器的供给。
11.如权利要求8所述的发动机的冷却装置，其特征在于，
所述流量限制单元在所述传感器元件的温度小于所述活化温度时，停止冷却水向所述排气热回收器的供给。
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