JP2003035141A - エンジン冷却水制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン冷却水の回路に蓄熱器を設けたエン
ジンにおいて、蓄熱器によるエンジンの暖機性能を高め
る。 【解決手段】 エンジン１の始動後、エンジン１の出口
側回路５から分岐路１０へ流入したエンジン冷却水は、
温度計１５により検出されたエンジン１出口側エンジン
冷却水温度が、温度計１６により検出された蓄熱器１４
内のエンジン冷却水温度より高いときに限り、バルブ１
１により蓄熱器１４内へ導かれ、それ以外の場合には、
蓄熱器１４をバイパスしてエンジン１へ戻されるように
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱器をそなえた
エンジンにおけるエンジン冷却水の回路を、エンジン冷
却水の温度に応じて切り換え制御する装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】エンジン冷却水の回路に蓄熱器を設け
て、エンジンの温態運転中常に蓄熱器へエンジン冷却水
を流通させる従来装置においては、エンジンの運転を停
止させた時点に蓄熱器内へ導かれていたエンジン冷却水
の温度がエンジンの運転状況等に対応して必ずしも高い
とは限らないので、蓄熱器によるエンジンの暖機性能が
常時良好であるとはいえず、また、蓄熱器に対するエン
ジン冷却水の常時流通により、エンジン冷却水の流通抵
抗が全体的に増大するという問題があった。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、エンジン冷
却水の回路に蓄熱器を設けたエンジンにおいて、蓄熱器
によるエンジンの暖機性能を容易に高めようとするもの
である。 【０００４】 【課題を解決するための手段】このため、本発明にかか
るエンジン冷却水制御装置は、エンジン冷却水の回路に
設けられて上記回路と蓄熱器との間における上記エンジ
ン冷却水の流通を断続させるバルブ機構と、上記バルブ
機構の制御手段と、上記エンジン冷却水のエンジン出口
側温度を検出する第１手段と、上記蓄熱器内における上
記エンジン冷却水の温度を検出する第２手段とを有し、
上記制御手段は、上記第１手段により検出された上記エ
ンジン冷却水温度が上記第２手段により検出された上記
エンジン冷却水温度より高い場合に限り、上記バルブ機
構を制御して上記回路におけるエンジン冷却水を上記蓄
熱器内へ導くように構成されている。 【０００５】すなわち、第１手段により検出されたエン
ジン冷却水のエンジン出口側温度が、第２手段により検
出された蓄熱器内におけるエンジン冷却水の温度より高
い場合に限り、制御手段がバルブ機構を制御して、回路
中のエンジン冷却水を蓄熱器内へ導くように構成されて
いるので、蓄熱器内には常に高い温度のエンジン冷却水
が導かれることとなる結果、そのエンジン冷却水によっ
て蓄熱器は常に多くの熱量を効率よく蓄積することがで
きるようになる。 【０００６】 【発明の実施の形態】以下、図面に示す本発明の実施形
態例について説明する。図１において、車両用エンジン
１に対するエンジン冷却水は、矢印で示されているよう
に、ウオーターポンプ２からエンジン１のシリンダブロ
ック３及びシリンダヘッド４を経てエンジン出口側回路
５へ流れ、従来から周知のように、サーモスタット６の
開閉制御に応じラジエータ７またはバイパス路８を経て
ウオーターポンプ２へ戻される一方、回路５からの分岐
路１０に設けられたバルブ１１、空調装置のヒータコア
１２、及び、エンジン１の潤滑用オイルや変速機用オイ
ル等とのオイル熱交換器１３を順次経てウオーターポン
プ２へ戻されている。 【０００７】バルブ１１は、後記のように、分岐路１０
に流入したエンジン冷却水を制御装置２０の指示に従っ
て蓄熱器１４内へ導いたり、蓄熱器１４をバイパスさせ
たりするものであって、従来から知られているように、
エンジン１の稼動時に蓄熱器１４内へ導かれた比較的高
温のエンジン冷却水により蓄熱器１４が蓄熱作用を行
い、エンジン１の冷態始動時等に蓄熱器１４内からエン
ジン１へ比較的高い温度のエンジン冷却水が送給され
て、エンジン１の暖気性能を高めることにより、エンジ
ン１の始動性能、燃費、排気浄化性能等を向上させるよ
うにしている。 【０００８】また、回路５の上流部分と、蓄熱器１４内
と、エンジン１に対するエンジン冷却水の入口部分であ
るウオーターポンプ２内との各エンジン冷却水温度をそ
れぞれ検出する温度センサ１５、１６、１７が設けられ
ていて、各温度センサ１５、１６、１７の検出信号がそ
れぞれ制御装置２０へ送られている。 【０００９】次に、図２に基づき上記装置の作用につい
て説明すると、エンジン１始動後のステップＳ１におい
て、回路５上流部分の温度センサ１５が検出したエンジ
ン１出口側のエンジン冷却水温度Ｔ1 が制御装置２０に
入力され、次のステップＳ２では、エンジン冷却水温度
Ｔ1 が一定温度Ｔ0 を越えているかどうかが制御装置２
０によりチェックされ、エンジン冷却水温度Ｔ1 ≦Ｔ0
ならば、エンジン１が冷態始動状態にあると判定されて
ステップＳ３へ移行し、制御装置２０がバルブ１１を作
動させて分岐路１０のエンジン冷却水を蓄熱器１４内へ
導くことにより、それまで蓄熱器１４に内蔵されて蓄熱
器１４により加熱されたエンジン冷却水を蓄熱器１４の
下流側へ押し出し、蓄熱器１４をいわゆる暖機モードと
して、上記のように、蓄熱器１４内からエンジン１へ比
較的高い温度のエンジン冷却水が送給され、エンジン１
の暖機が促進される。 【００１０】ステップＳ２において、エンジン冷却水温
度Ｔ1 ＞Ｔ0 ならばステップＳ４へ進み、温度センサ１
６が検出した蓄熱器１４内のエンジン冷却水温度Ｔ2 が
制御装置２０に入力され、次のステップＳ５でエンジン
冷却水温度Ｔ1 とエンジン冷却水温度Ｔ2 との差ΔＴ1
が計測される。 【００１１】ステップＳ６では、回路５から分岐路１０
を通って蓄熱器１４内へエンジン冷却水が達するまでに
生じるエンジン冷却水自体の温度降下を配慮して、温度
差ΔＴ1 が所定値Ｘ（例えば、２〜５°Ｃ内の一定値）
を越えるかどうかが制御装置２０によりチェックされ、
温度差ΔＴ1 ≦ＸならばステップＳ７へ移行し、制御装
置２０の指示によりバルブ１１が作動して、分岐路１０
に流入したエンジン冷却水が蓄熱器１４をバイパスする
ようにし、蓄熱器１４をいわゆる保温モードとする。 【００１２】ステップＳ６において、温度差ΔＴ1 ＞Ｘ
ならばステップＳ８へ進み、制御装置２０の指示により
バルブ１１が作動し、分岐路１０に流入したエンジン冷
却水を蓄熱器１４内へ導いて、そのエンジン冷却水によ
り蓄熱器１４に蓄熱作用を行わせ、いわゆる蓄熱モード
とする。 【００１３】すなわち、上記装置においては、エンジン
１が冷態始動時でない場合に、エンジン１出口側のエン
ジン冷却水温度Ｔ1 が蓄熱器１４内のエンジン冷却水温
度Ｔ2 より所定値Ｘ以上高いときに限り、回路５から分
岐路１０に流入した高温のエンジン冷却水が蓄熱器１４
内へ導かれて、蓄熱器１４が蓄熱モードとされるので、
エンジン１の稼動中に蓄熱器１４内には常に最も高温の
エンジン冷却水が導かれることとなり、そのエンジン冷
却水によって蓄熱器１４は常に最も多くの熱量を効率よ
く蓄積することができるようになる。 【００１４】従って、その後エンジン１の稼動が停止さ
れて、再度エンジン１が冷態始動するときには、蓄熱器
１４内からエンジン１へ比較的高い温度のエンジン冷却
水が送給されて、エンジン１の暖機を強力に促進させる
ことができ、エンジン１の始動性能、燃費、排気浄化性
能等を一層向上させることが可能となる。 【００１５】しかも、エンジン１出口側のエンジン冷却
水温度Ｔ1 と蓄熱器１４内のエンジン冷却水温度Ｔ2 と
の差ΔＴ1 が所定値Ｘより小さければ、すなわち、エン
ジン１出口側のエンジン冷却水によって蓄熱器１４内を
加熱することができず、あるいは、逆にエンジン１出口
側のエンジン冷却水によって蓄熱器１４内から熱が奪わ
れるおそれがある場合には、バルブ１１の作動により分
岐路１０を通るエンジン冷却水が蓄熱器１４をバイパス
して、蓄熱器１４内へエンジン冷却水が導かれないた
め、分岐路１０におけるエンジン冷却水の流動抵抗をそ
れだけ確実に低減させることができる。 【００１６】また、図３に示されているように、エンジ
ン１始動後のステップＳ１０において、温度センサ１５
が検出したエンジン１出口側のエンジン冷却水温度Ｔ1
が制御装置２０に入力され、次のステップＳ１１では、
エンジン冷却水温度Ｔ1 が一定温度Ｔ0 を越えているか
どうかが制御装置２０によりチェックされ、エンジン冷
却水温度Ｔ1 ＞Ｔ0 ならば、エンジン１が温態始動状態
であるとして、または、エンジン１の暖機が完了してい
るとしてステップＳ１０へ戻るが、エンジン冷却水温度
Ｔ1 ≦Ｔ0 ならば、エンジン１が冷態始動状態にあると
してステップＳ１２へ進み、制御装置２０がバルブ１１
を作動させて分岐路１０のエンジン冷却水を蓄熱器１４
内へ導くことにより、それまで蓄熱器１４に内蔵されて
蓄熱器１４により加熱されたエンジン冷却水を蓄熱器１
４の下流側へ押し出し、蓄熱器１４を暖機モードとし
て、上記のように、蓄熱器１４内からエンジン１へ比較
的高い温度のエンジン冷却水が送給され、エンジン１の
暖機が促進される。 【００１７】ステップＳ１３においては、図示しないタ
イマの経過時間ｔが０にリセットされ、通常は、エンジ
ン１の回転数やアクセル開度等に応じて制御装置２０が
エンジン１の燃料供給量、吸気流量、点火時期等を制御
する際、エンジン冷却水温度の高低によりそれぞれの上
記制御量が補正されるが、次のステップＳ１４ではエン
ジン冷却水温度の高低に応じた制御装置２０による上記
制御量補正が停止される。 【００１８】ステップＳ１５ではタイマの経過時間ｔに
単位時間が付加されてステップＳ１６へ進み、外気温度
を配慮しながらエンジンの稼動によりエンジン冷却水温
度が十分上昇するに要するとされる設定時間ｔ1 にタイ
マの経過時間ｔが達しているかどうかがチェックされ、
経過時間ｔが設定時間ｔ1 に達していなれけばステップ
Ｓ１４に戻るが、経過時間ｔが設定時間ｔ1 に達してい
ればステップＳ１７へ進み、エンジン冷却水温度の高低
に応じた制御装置２０による上記制御量補正が開始され
る。 【００１９】すなわち、エンジン１の冷態始動時に、蓄
熱器１４内からエンジン１へ比較的高い温度のエンジン
冷却水が送給されて、エンジン冷却水温度がエンジン１
自体の温度と関係なく早急に上昇させられ、しかも、こ
のエンジン冷却水温度は周囲の環境条件等により大きく
変動して、一定値ともならないので、蓄熱器１４を有効
に利用している場合には、エンジン１自体の温度とエン
ジン冷却水温度との間に相関関係がなくなり、従って、
エンジン冷却水温度の高低に応じて上記制御量補正が行
われると、エンジン１の適正な制御を保証することがで
きないが、エンジン１の稼動によりエンジン冷却水温度
が十分上昇するまでは上記制御量補正が行われないの
で、エンジン１の不適切な制御を確実に防止することが
できる。 【００２０】さらに、図４に示されているように、ステ
ップＳ２０において、エンジン１が冷態始動状態にある
として制御装置２０がバルブ１１を作動させ、分岐路１
０のエンジン冷却水を蓄熱器１４内へ導くことにより、
それまで蓄熱器１４に内蔵されて蓄熱器１４により加熱
されたエンジン冷却水を蓄熱器１４の下流側へ押し出
し、蓄熱器１４を暖機モードとして、蓄熱器１４内から
エンジン１へ比較的高い温度のエンジン冷却水が送給さ
れてエンジン１の暖機が促進され、次のステップＳ２１
では蓄熱器１４内のエンジン冷却水温度Ｔ2 が制御装置
２０へ入力されてステップＳ２２へ進み、所定時間毎に
おけるエンジン冷却水温度Ｔ2 の変化量ΔＴ2 が計測さ
れる。 【００２１】ステップＳ２３では、エンジン冷却水温度
Ｔ2 の変化量ΔＴ2 が一定値Ｙより小さいかどうかがチ
ェックされ、ΔＴ2 ≧ＹならばステップＳ２０へ戻る
が、ΔＴ2 ＜ＹならばステップＳ２４へ進み、ウオータ
ーポンプ２内の温度センサ１７が検出したエンジン１入
口側のエンジン冷却水温度Ｔ3 が制御装置２０に入力さ
れ、次のステップＳ２５で制御装置２０の指示によりバ
ルブ１１が作動して、分岐路１０に流入したエンジン冷
却水が蓄熱器１４をバイパスするようにされ、蓄熱器１
４を保温モードとする。 【００２２】ステップＳ２６においては、温度センサ１
５が検出したエンジン１出口側のエンジン冷却水温度Ｔ
1 が制御装置２０に入力され、次のステップＳ２７では
エンジン冷却水温度Ｔ1 とエンジン冷却水温度Ｔ3 との
差ΔＴ3 が計測されてステップＳ２８へ進み、温度差Δ
Ｔ3 が所定値Ｚを越えているかどうかがチェックされ
る。 【００２３】ステップＳ２８で温度差ΔＴ3 ≦Ｚならば
ステップＳ２５へ戻るが、温度差ΔＴ3 ＞Ｚならばステ
ップＳ２９へ進み、制御装置２０の指示によりバルブ１
１が作動して、分岐路１０に流入した比較的高温のエン
ジン冷却水を蓄熱器１４内へ導き、そのエンジン冷却水
により蓄熱器１４に蓄熱作用を行わせる。 【００２４】すなわち、エンジン１の冷態始動時に、蓄
熱器１４内からエンジン１へ比較的高い温度のエンジン
冷却水が送給されて、エンジン１の暖機が効果的に促進
されるが、蓄熱器１４によるエンジン冷却水の加熱作用
が低下して、蓄熱器１４内におけるエンジン冷却水温度
Ｔ3 の時間的変化量ΔＴ2 が一定値Ｙより小さくなれ
ば、分岐路１０に流入したエンジン冷却水がバルブ１１
の作動により蓄熱器１４をバイパスするようにし、この
とき、蓄熱器１４内へエンジン冷却水が導かれないた
め、分岐路１０におけるエンジン冷却水の流動抵抗をそ
れだけ低減させることができる。 【００２５】なお、上記実施形態例では、エンジン１出
口側のエンジン冷却水温度Ｔ1 と蓄熱器１４内のエンジ
ン冷却水温度Ｔ2 との差ΔＴ1 が所定値Ｘを越えたとき
に限り、分岐路１０に流入した比較的高温のエンジン冷
却水を蓄熱器１４内へ導いて、そのエンジン冷却水によ
り蓄熱器１４に蓄熱作用を行わせているが、エンジンの
始動後に外気温度の高低を配慮してエンジン冷却水温度
が十分上昇し、分岐路１０に流入したエンジン冷却水に
より蓄熱器１４に蓄熱作用を行わせることができるよう
になっただけの時間が経過したときに限り、分岐路１０
に流入したエンジン冷却水を蓄熱器１４内へ導いて、そ
のエンジン冷却水により蓄熱器１４に蓄熱作用を行わせ
るようにしても、蓄熱器１４に良好な蓄熱作用を行わせ
ることができるのはいうまでもない。 【００２６】また、上記各実施形態例では、蓄熱器１４
内の蓄熱材に蓄熱作用を行わせているが、蓄熱器１４と
しては、断熱容器内に高温のエンジン冷却水自体を貯留
しておき、エンジンの冷態始動時にそのエンジン冷却水
をエンジンに導いて、エンジンの暖機作用を促進させる
ようにしても、上記各実施形態例と同様な作用効果を奏
することができるものである。 【００２７】 【発明の効果】本発明にかかるエンジン冷却水制御装置
においては、第１手段により検出されたエンジン冷却水
のエンジン出口側温度が、第２手段により検出された蓄
熱器内におけるエンジン冷却水の温度より高い場合に限
り、回路中のエンジン冷却水を蓄熱器内へ導くように構
成されていて、蓄熱器内には常に高い温度のエンジン冷
却水が導かれることにより、蓄熱器が常に多くの熱量を
効率よく蓄積することができるようになるので、その後
エンジン稼動が停止されて、再度エンジンが冷態始動す
るときには、蓄熱器内からエンジンへ比較的高い温度の
エンジン冷却水を送給することが可能となって、エンジ
ンの暖機を強く促進させることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施形態例における概略配置図。 【図２】上記実施形態例の制御フローチャート。 【図３】上記実施形態例の制御フローチャート。 【図４】上記実施形態例の制御フローチャート。 【符号の説明】 １ エンジン ２ ウオーターポンプ ５ エンジン出口側回路 １０ 分岐路 １１ バルブ １４ 蓄熱器 １５、１６、１７ 温度センサ ２０ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西野 知樹 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 エンジン冷却水の回路に設けられて上記
   回路と蓄熱器との間における上記エンジン冷却水の流通
   を断続させるバルブ機構と、上記バルブ機構の制御手段
   と、上記エンジン冷却水のエンジン出口側温度を検出す
   る第１手段と、上記蓄熱器内における上記エンジン冷却
   水の温度を検出する第２手段とを有し、上記制御手段
   は、上記第１手段により検出された上記エンジン冷却水
   温度が上記第２手段により検出された上記エンジン冷却
   水温度より高い場合に限り、上記バルブ機構を制御して
   上記回路におけるエンジン冷却水を上記蓄熱器内へ導く
   ように構成されたエンジン冷却水制御装置。