JP2004028063A - 内燃機関の予熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、始動に関連する特定のタイミング要素の検出をトリガとして内燃機関を予熱する内燃機関の予熱装置において、始動前に確実に内燃機関を予熱することができる技術を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、内燃機関の始動に関連する特定のタイミング要素が検出された場合に、始動に先駆けて内燃機関を予熱する装置を備えた内燃機関において、特定のタイミング要素が検出されないまま始動要求が発生した場合には、始動前に強制的に内燃機関を予熱することにより、始動性の向上、排気エミッションの向上、燃料消費率の向上を図ることを特徴とする。
【選択図】　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などに搭載される内燃機関に関し、特に内燃機関の始動に先駆けて該内燃機関を予熱する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車などに搭載される内燃機関では、始動に先駆けて内燃機関を予熱することにより、始動時及び始動後における排気エミッションや燃料消費率を向上させようとする技術の開発が進められている。
【０００３】
上記したような技術としては、例えば、特開２００２−３８９４７号公報に記載されているような蓄熱装置を有する車両搭載用内燃機関が提案されている。
【０００４】
この公報に記載されている内燃機関は、始動に関連する特定のタイミング要素を認識した場合に、蓄熱手段により蓄えられた熱を内燃機関の始動に先駆けて内燃機関へ供給することにより、内燃機関を予熱するよう構成されている。
【０００５】
始動に関する特定のタイミング要素としては、内燃機関が搭載される車両に設けられた乗降用ドアの開扉、内燃機関が搭載される車両に設けられた運転座席への着座、内燃機関が搭載される車両の運転座席に備えられたシートベルトの着用、内燃機関が搭載される車両に設けられた制動装置の作動操作、内燃機関が搭載される車両に設けられたクラッチ機構（連動器）の作動、内燃機関が搭載される車両の乗降用ドアの解錠、内燃機関が搭載された車両に取り付けられた盗難防止装置の作動解除などが例示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関の始動にあたって上記したような特定のタイミング要素が検出されない場合も想定される。
【０００７】
たとえば、車外からの遠隔操作により始動装置（スタータモータ）が作動される場合や、車両の乗降用ドアを開扉させずに窓越しに始動装置（スタータモータ）の作動操作がなされた場合などには、上記したような特定のタイミング要素が検出されないまま内燃機関が始動されることになる。
【０００８】
このような場合には、内燃機関の始動に先駆けて該内燃機関を予熱することができず、始動時や始動後における排気エミッションや燃料消費率の向上を図ることが困難となる。
【０００９】
本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、始動に関連する特定のタイミング要素に従って内燃機関を予熱する機構を備えた内燃機関の予熱装置において、始動前に確実に内燃機関を予熱することができる技術を提供することにより、始動時およびまたは始動後における内燃機関の排気エミッションや燃料消費率の向上を図ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明にかかる内燃機関の予熱装置は、
内燃機関の始動要求を入力する入力手段と、
前記入力手段が始動要求を入力したときに、前記内燃機関を始動させる始動手段と、
前記内燃機関の始動に関連する特定のタイミング要素を検出する検出手段と、前記入力手段が始動要求を入力する前に前記検出手段が特定のタイミング要素を検出した場合に、前記内燃機関を予熱する予熱手段と、
前記検出手段が特定のタイミング要素を検出する前に前記入力手段が始動要求を入力した場合に、前記始動手段の作動に先駆けて前記予熱手段を作動させる制御手段と、
を備える。
【００１１】
この発明は、内燃機関の始動に関連する特定のタイミング要素が検出された場合に、始動に先駆けて内燃機関を予熱する装置を備えた内燃機関において、特定のタイミング要素が検出されない場合には、始動前に強制的に内燃機関を予熱することを最大の特徴としている。
【００１２】
かかる内燃機関の予熱装置では、入力手段が始動要求を入力する前に検出手段が特定のタイミング要素を検出すると、予熱手段が内燃機関を予熱する。この場合、内燃機関が始動前に予め暖められることになる。
【００１３】
一方、検出手段が特定のタイミング要素を検出する前に入力手段が始動要求を入力した場合は、制御手段が始動手段の作動に先駆けて予熱手段を強制的に作動させる。この場合も、内燃機関が始動前に予め暖められることになる。
【００１４】
このように本発明に係る内燃機関の予熱装置では、内燃機関の始動に関連する特定のタイミング要素が検出される前に始動要求が発生した場合であっても内燃機関が確実に予熱されることになる。
【００１５】
尚、制御手段は、検出手段が特定のタイミング要素を検出する前に入力手段が始動要求を入力した場合に、内燃機関の温度と相関のある温度が所定温度未満であることを条件に、始動手段の作動に先駆けて予熱手段を作動させることが好ましい。
【００１６】
これは、内燃機関の温度が低い状況下（冷間状態）で内燃機関が始動される場合には始動時およびまたは始動後の排気エミッションや燃料消費率が悪化し易いが、内燃機関の温度が比較的高い状況下（温間状態）で内燃機関が始動される場合には始動時およびまたは始動後の排気エミッションや燃料消費率が悪化し難いからである。
【００１７】
また、内燃機関の始動に関連する特定のタイミング要素としては、（１）内燃機関が搭載される車両の乗降用ドア（運転席の乗降用ドア）が開扉された時、（２）内燃機関が搭載される車両の運転座席への着座がなされた時、（３）内燃機関が搭載される車両の運転座席に設けられたシートベルトが着用された時、（４）内燃機関が搭載される車両に設けられた制動装置の作動操作がなされた時、（５）内燃機関と変速機との間に介在するクラッチ機構（連動器）の作動操作がなされた時、（６）内燃機関が搭載される車両の乗降用ドア（少なくとも運転席の乗降用ドア）の施錠が解除された時、（７）内燃機関が搭載される車両に取り付けられた盗難防止装置の作動が解除された時、（８）内燃機関が搭載される車両に設けられたキーシリンダへイグニッションキーが挿入された時などを例示することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の予熱装置の具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明を適用する内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、水冷式のガソリン機関またはディーゼル機関であり、シリンダヘッド１ａとシリンダブロック１ｂとを備えている。
【００２０】
シリンダヘッド１ａとシリンダブロック１ｂとには、冷却水が流通するためのヘッド側冷却水路２ａとブロック側冷却水路２ｂとが各々形成され、それらヘッド側冷却水路２ａとブロック側冷却水路２ｂが相互に連通している。
【００２１】
ヘッド側冷却水路２ａには、第１冷却水通路４が接続され、その第１冷却水通路４はラジエター５の冷却水流入口に接続されている。ラジエター５の冷却水流出口には第２冷却水通路６が接続されている。
【００２２】
第２冷却水通路６は、サーモスタットバルブ７に接続されている。サーモスタットバルブ７には、前記した第２冷却水通路６に加え、第３冷却水通路８とバイパス通路９とが接続されている。
【００２３】
サーモスタットバルブ７は、該サーモスタットバルブ７を流れる冷却水の温度が所定の開弁温度：Ｔ１未満であるときは第２冷却水通路６を遮断して第３冷却水通路８とバイパス通路９とを導通させ、該サーモスタットバルブ７を流れる冷却水の温度が前記開弁温度：Ｔ１以上であるときはバイパス通路９を遮断して第２冷却水通路６と第３冷却水通路８とを導通させるよう構成されている。
【００２４】
前記第３冷却水通路８は、機械式ウォーターポンプ１０の冷却水吸込口に接続されている。機械式ウォーターポンプ１０は、内燃機関１の図示しない出力軸（クランクシャフト）の回転トルクを駆動源として冷却水の流れを発生させるものであり、前記した冷却水吸込口から冷却水を吸い込むとともに、吸い込んだ冷却水を冷却水吐出口から吐出するよう構成されている。前記機械式ウォーターポンプ１０の冷却水吐出口は、ブロック側冷却水路２ｂに接続されている。
【００２５】
前記したバイパス通路９は、前記した第１冷却水通路４、ラジエター５、及び第２冷却水通路６を迂回する通路であり、ヘッド側冷却水路２ａと接続されている。
【００２６】
次に、前記した第１冷却水通路４の途中には、ヒータホース１１が接続されている。このヒータホース１１は、前記した第３冷却水通路８の途中に接続されている。
【００２７】
前記ヒータホース１１の途中には、室内暖房用空気と冷却水との間で熱交換を行うヒータコア１２が設けられている。
【００２８】
前記ヒータコア１２と前記第３冷却水通路８との間に位置するヒータホース１１の途中には、第１バイパス通路１３ａが接続されている。第１バイパス通路１３ａは、電動ウォーターポンプ１４の冷却水吸込口に接続されている。
【００２９】
前記電動ウォーターポンプ１４は、バッテリ２５から出力される電力を駆動源として冷却水の流れを発生させるよう構成され、前記冷却水吸込口から冷却水を吸い込むとともに、吸い込んだ冷却水を冷却水吐出口から吐出する。
【００３０】
前記電動ウォーターポンプ１４の冷却水吐出口には、第２バイパス通路１３ｂが接続されている。第２バイパス通路１３ｂは、蓄熱容器１５の冷却水入口１５ａに接続されている。
【００３１】
前記蓄熱容器１５は、冷却水を蓄熱状態で貯蔵する容器であり、前記冷却水入口１５ａから冷却水が流入した場合に、それと入れ代わりに該蓄熱容器１５内に元々貯蔵されていた冷却水を冷却水出口１５ｂから排出するよう構成されている。
【００３２】
前記蓄熱容器１５の冷却水出口１５ｂには、第３バイパス通路１３ｃが接続されている。前記第３バイパス通路１３ｃは、前記第１冷却水通路４と前記ヒータコア１２との間に位置するヒータホース１１の途中に接続されている。
【００３３】
なお以下では、第１冷却水通路４とヒータコア１２との間に位置するヒータホース１１において、前記第３バイパス通路１３ｃとの接続部位を基準にして第１冷却水通路４側の部位を第１ヒータホース１１ａと称し、ヒータコア１２側の部位を第２ヒータホース１１ｂと称する。ヒータコア１２と第３冷却水通路８との間に位置するヒータホース１１において、第１バイパス通路１３ａとの接続部位を基準にしてヒータコア１２側の部位を第３ヒータホース１１ｃと称し、第３冷却水通路８側の部位を第４ヒータホース１１ｄと称するものとする。
【００３４】
前記した第１ヒータホース１１ａと第２ヒータホース１１ｂと第３バイパス通路１３ｃとの接続部位には、流路切換弁１６が設けられている。流路切換弁１６は、電動モータ等によって駆動され、第１ヒータホース１１ａと第２ヒータホース１１ｂと第３バイパス通路１３ｃとの何れか一を遮断するよう構成されている。
【００３５】
また、前記第３バイパス通路１３ｃにおいて蓄熱容器１５の冷却水出口１５ｂの近傍には、蓄熱容器１５から排出される冷却水の温度（以下、容器出口水温と称する）に対応した電気信号を出力する容器出口水温センサ１７が設けられており、前記第１冷却水通路４においてヘッド側冷却水路２ａとの接続部位の近傍には、該第１冷却水通路４を流通する冷却水の温度（以下、機関側水温と称する）に対応した電気信号を出力する機関側水温センサ１８が設けられている。
【００３６】
このように構成された内燃機関１の冷却水循環系には、該冷却水循環系における冷却水の流れを制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどから構成される算術論理演算回路であり、バッテリ２５の電力を駆動源として作動するよう構成されている。尚、ＥＣＵ２０は、乃値機関１の運転状態を制御するためのＥＣＵと独立して設けられるようにしてもよく、或いは、内燃機関１を制御するためのＥＣＵと兼用されるようにしてもよい。
【００３７】
前記ＥＣＵ２０には、前述した容器出口水温センサ１７及び機関側水温センサ１８に加え、内燃機関１を搭載した車両の室内に設けられたイグニッションスイッチ２１とスタータスイッチ２２とヒータスイッチ２３が接続されるとともに、内燃機関１を搭載した車両に設けられた乗降用ドア（好ましくは、運転座席の乗降用ドア）の開扉を検出するドアスイッチ２４が接続されている。
【００３８】
また、前記ＥＣＵ２０には、電動ウォーターポンプ１４と流路切換弁１６とが電気的に接続され、ＥＣＵ２０が電動ウォーターポンプ１４及び流路切換弁１６を制御することが可能となっている。
【００３９】
例えば、ＥＣＵ２０は、内燃機関１が冷間始動後の暖機運転状態にある場合のように、機関側水温センサ１８の出力信号（機関側水温）がサーモスタットバルブ７の開弁温度：Ｔ１より低い場合には、電動ウォーターポンプ１４を停止させるべくバッテリ２５から電動ウォーターポンプ１４への電力供給を遮断するとともに、第１ヒータホース１１ａを遮断すべく流路切換弁１６を制御する。
【００４０】
この場合、電動ウォーターポンプ１４が作動せずに機械式ウォーターポンプ１０が作動するとともに、サーモスタットバルブ７が第２冷却水通路６を遮断し且つ第３冷却水通路８とバイパス通路９を導通させるため、図２に示されるように、機械式ウォーターポンプ１０→ブロック側冷却水路２ｂ→ヘッド側冷却水路２ａ→バイパス通路９→サーモスタットバルブ７→第３冷却水通路８→機械式ウォーターポンプ１０の順に冷却水が流れる循環回路が成立する。
【００４１】
図２に示されるような循環回路が成立すると、ヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂから流出した冷却水がラジエター５を迂回して流れるため、比較的低温の冷却水がラジエター５によって不要に冷却されることがなく、その結果、内燃機関１の暖機が妨げられることがない。
【００４２】
その後、内燃機関１の暖機が進行して機関側水温センサ１８の出力信号（機関側水温）がサーモスタットバルブ７の開弁温度：Ｔ１以上まで上昇すると、ＥＣＵ２０は、機関側水温がサーモスタットバルブ７の開弁温度：Ｔ１未満である場合と同様に、電動ウォーターポンプ１４を停止させるべくバッテリ２５から電動ウォーターポンプ１４への電力供給を遮断するとともに、第１ヒータホース１１ａを遮断すべく流路切換弁１６を制御する。
【００４３】
この場合、電動ウォーターポンプ１４が作動せずに機械式ウォーターポンプ１０が作動するとともに、サーモスタットバルブ７がバイパス通路９を遮断し且つ第２冷却水通路６と第３冷却水通路８を導通させるため、図３に示されるように、機械式ウォーターポンプ１０→ブロック側冷却水路２ｂ→ヘッド側冷却水路２ａ→第１冷却水通路４→ラジエター５→第２冷却水通路６→サーモスタットバルブ７→第３冷却水通路８→機械式ウォーターポンプ１０の順に冷却水が流れる循環回路が成立する。
【００４４】
図３に示されるような循環回路が成立すると、内燃機関１が発生する熱を吸収した比較的高温な冷却水がラジエター５を流通することになるため、冷却水の熱がラジエター５において大気中へ放出され、それにより冷却水の吸熱能力が再生されるとともに冷却水の温度が低下する。ラジエター５において吸熱能力が再生された冷却水は、内燃機関１のヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂへ再流入して内燃機関１が発生する熱を好適に吸収する。この結果、内燃機関１の過熱が防止される。
【００４５】
また、内燃機関１が暖機完了後の通常運転状態にあるときにヒータスイッチ２３がオフからオンへ切り換えられると、ＥＣＵ２０は、電動ウォーターポンプ１４を停止させるべくバッテリ２５から電動ウォーターポンプ１４への電力供給を遮断するとともに、第３バイパス通路１３ｃを遮断すべく流路切換弁１６を制御する。
【００４６】
この場合、電動ウォーターポンプ１４が作動せずに機械式ウォーターポンプ１０のみが作動し、サーモスタットバルブ７がバイパス通路９を遮断し且つ第２冷却水通路６と第３冷却水通路８を導通させ、さらに流路切換弁１６が第１ヒータホース１１ａと第２ヒータホース１１ｂを導通させるため、図４に示されるように、機械式ウォーターポンプ１０→ブロック側冷却水路２ｂ→ヘッド側冷却水路２ａ→第１冷却水通路４→ラジエター５→第２冷却水通路６→サーモスタットバルブ７→第３冷却水通路８→機械式ウォーターポンプ１０の順に冷却水が流れる第１の循環回路が成立すると同時に、機械式ウォーターポンプ１０→ブロック側冷却水路２ｂ→ヘッド側冷却水路２ａ→第１冷却水通路４→第１ヒータホース１１ａ→第２ヒータホース１１ｂ→ヒータコア１２→第３ヒータホース１１ｃ→第４ヒータホース１１ｄ→第３冷却水通路８→機械式ウォーターポンプ１０の順に冷却水が流れる第２の循環回路が成立する。
【００４７】
図４に示されるような第２の循環回路が成立すると、内燃機関１が発生する熱を吸収した高温な冷却水が第１冷却水通路４→第１ヒータホース１１ａ→第２ヒータホース１１ｂを介してヒータコア１２へ流入するため、ヒータコア１２において冷却水の熱が室内暖房用空気へ伝達され、その結果、室内暖房用空気が暖められる。
【００４８】
ところで、内燃機関１が冷間状態で始動される場合は、図示しない吸気ポート周辺や燃焼室周辺の温度が低いため、燃料噴射弁から噴射された燃料が霧化（あるいは気化）し難く、吸気ポートの壁面や燃焼室の壁面へ付着し易くなるため、燃焼室内に可燃性の高い混合気を形成し難くなり、その結果、始動性の悪化や、始動時及び始動後における未燃燃料成分の排出量増加（排気エミッションの悪化）などが誘発される可能性がある。更に、内燃機関１が冷間始動される場合には、動弁機構、ピストン、コネクティングロッド、クランクシャフト等の各摺動部におけるクリアランスが適正でないため、フリクションロスが増大し、始動性の悪化や燃料消費率の悪化が誘発される可能性もある。
【００４９】
これに対し、ＥＣＵ２０は、スタータスイッチ２２がオフからオンへ切り換えられる前に内燃機関１の始動に関連した特定のタイミング要素が検出されると、始動に先駆けて内燃機関１を暖める予熱処理を実行する。
【００５０】
内燃機関１の始動と関連する特定のタイミング要素としては、例えば、（１）内燃機関１を搭載する車両の乗降用ドア（運転席の乗降用ドア）が開扉された時、（２）内燃機関１を搭載する車両の運転座席への着座がなされた時、（３）内燃機関１を搭載する車両の運転座席に設けられたシートベルトが着用された時、（４）内燃機関１を搭載する車両に設けられた制動装置の作動操作がなされた時、（５）内燃機関１と変速機との間に介在するクラッチ機構の作動操作がなされた時、（６）内燃機関１を搭載する車両の乗降用ドア（少なくとも運転席の乗降用ドア）の施錠が解除された時、（７）内燃機関１を搭載する車両に取り付けられた盗難防止装置の作動が解除された時、（８）内燃機関１を搭載する車両に設けられたキーシリンダにイグニッションキーが挿入された時などを例示することができる。
【００５１】
上記したような特定のタイミング要素が検出されると、ＥＣＵ２０は、機関側水温センサ１８の出力信号（機関側水温）を読み込み、その機関側水温が所定温度未満であるか否かを判別する。
【００５２】
上記した所定温度は、内燃機関１の暖機完了後における冷却水温度を基準にして、始動性、排気エミッション、燃料消費率等が悪化しない範囲で定められる温度であり、例えば、５０℃程度に設定される。
【００５３】
特定のタイミング要素が検出された時点における機関側水温が前記所定温度未満である場合には、ＥＣＵ２０は、以下に示すような予熱処理を実行する。
【００５４】
すなわち、ＥＣＵ２０は、電動ウォーターポンプ１４を作動させるべくバッテリ２５から電動ウォーターポンプ１４へ駆動電力を供給させるとともに、第２ヒータホース１１ｂを遮断すべく流路切換弁１６を制御する。
【００５５】
この場合、機械式ウォーターポンプ１０が作動せずに電動ウォーターポンプ１４のみが作動するとともに、第１ヒータホース１１ａと第３バイパス通路１３ｃとが導通するため、図５に示されるように、電動ウォーターポンプ１４→第２バイパス通路１３ｂ→蓄熱容器１５→第３バイパス通路１３ｃ→流路切換弁１６→第１ヒータホース１１ａ→第１冷却水通路４→ヘッド側冷却水路２ａ→ブロック側冷却水路２ｂ→機械式ウォーターポンプ１０→第３冷却水通路８→第４ヒータホース１１ｄ→第１バイパス通路１３ａ→電動ウォーターポンプ１４の順に冷却水が流れる循環回路が成立する。
【００５６】
図５に示されるような循環回路が成立すると、電動ウォーターポンプ１４から吐出された冷却水が第２バイパス通路１３ｂを介して蓄熱容器１５へ流入する。蓄熱容器１５へ冷却水が流入すると、それと入れ代わりに蓄熱容器１５内に元々貯蔵されていた高温な温水（以下、蓄熱温水と称する）が該蓄熱容器１５から流出する。
【００５７】
蓄熱容器１５から流出した蓄熱温水は、第３バイパス通路１３ｃ→流路切換弁１６→第１ヒータホース１１ａ→第１冷却水通路４を介してヘッド側冷却水路２ａへ流入し、次いでヘッド側冷却水路２ａからブロック側冷却水路２ｂへ流入する。
【００５８】
蓄熱容器１５からの蓄熱温水がヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂへ流入すると、ヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂに元々滞留していた低温の冷却水がヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂから流出する。
【００５９】
このようにしてヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂに蓄熱温水が充満すると、蓄熱温水の熱がヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂの壁面を介して内燃機関１へ伝達され、内燃機関１が好適に昇温する。
【００６０】
この結果、内燃機関１の燃焼室周りの温度が高められるため、燃料の霧化が促進されるとともに壁面付着燃料量が減少し、始動性の向上と未燃燃料成分の排出量減少が図られる。更に、内燃機関１の昇温により、動弁機構、ピストン、コネクティングロッド、クランクシャフト等の各摺動部におけるクリアランスが適正値に近似するため、フリクションロスが低下して始動性の向上や燃料消費率の向上が図られる。
【００６１】
尚、通常の燃料噴射制御では、内燃機関１の始動時および始動後において壁面付着燃料を見越して燃料噴射量を増量補正する制御が行われるが、予熱処理が実行された場合に従来通りの増量補正が行われると、混合気が燃料過濃な状態となり、却って燃焼安定性の悪化や未燃燃料成分の排出量増加を招く原因となる。
【００６２】
これに対し、上記したような予熱処理が実行された場合には、ＥＣＵ２０は、始動時の燃料噴射制御にかかる増量補正量、及び始動後の燃料噴射制御にかかる増量補正量を減衰することが好ましい。その際、増量補正量の減衰率は、予熱処理が開始される時の蓄熱温水の温度（具体的には、容器出口水温センサ１７が検出する容器出口水温）と機関側水温との温度差が大きくなるほど高く設定するとよい。
【００６３】
また、特定のタイミング要素が検出された際の機関側水温が所定温度以上である場合は、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の温度が始動性の悪化、排気エミッションの悪化、燃料消費率の悪化などの不具合を生じない程度に高いと判定して、上記したような予熱処理の実行を見合わせる。
【００６４】
ところで、内燃機関１が搭載された車両の外部からの遠隔操作によりスタータスイッチ２２がオフからオンへ切換操作される場合や、乗降用ドアを開扉せずに車窓越しにスタータスイッチ２２がオフからオンへ切換操作される場合などは、上記したような特定のタイミング要素が検出されることなくスタータスイッチ２２がオフからオンへ切り換えられる（すなわち、内燃機関１の始動が図られる）ことになるため、始動性の向上や、始動時及び始動後における排気エミッションと燃料消費率との向上を図ることが困難となる。
【００６５】
そこで、本実施の形態における内燃機関１の予熱装置では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の始動に関連した特定のタイミング要素が検出される前にスタータスイッチ２２がオフからオンへ切り換えられた場合には、図示しないスタータモータの作動を禁止しつつ上記したような予熱処理を実行するようにした。
【００６６】
この場合、内燃機関１の始動時期が多少遅延するものの、始動性の向上、始動時及び始動後における排気エミッションと燃料消費率との向上を確実に図ることが可能となる。
【００６７】
以下、本実施の形態における予熱処理について図６に沿って説明する。ここでは、内燃機関１の始動に関連した特定のタイミング要素として車両の乗降用ドアが開扉された時を例に挙げて説明する。
【００６８】
図６は、予熱制御ルーチンを示すフローチャート図である。予熱制御ルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、始動に関連する特定のタイミング要素が検出された時、あるいは、スタータスイッチ２２がオフからオンへ切り換えられた時にＥＣＵ２０が実行するルーチンである。
【００６９】
予熱制御ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ６０１においてＥＣＵ２０は、ドアスイッチ２４がオフからオンへ切り換えられたか否かを判別する。すなわち、ＥＣＵ２０は、内燃機関１が搭載された車両の乗降用ドアが開扉されたか否かを判別する。
【００７０】
前記Ｓ６０１においてドアスイッチ２４がオフからオンへ切り換えられたと判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ６０２へ進み、機関側水温センサ１８の出力信号（機関側水温）を読み込む。
【００７１】
Ｓ６０３では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ６０２で読み込まれた機関側水温が所定温度未満であるか否かを判別する。前記所定温度は、前述したように、内燃機関１の始動性、排気エミッション、燃料消費率等が悪化しない範囲で設定される温度であり、例えば、５０℃程度に設定される。
【００７２】
前記Ｓ６０３において機関側水温が所定温度以上であると判定された場合は、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の温度が始動性の悪化、排気エミッションの悪化、燃料消費率の悪化等を招かない程度に高いため、予熱処理を実行する必要がないとみなし、本ルーチンの実行を終了する。
【００７３】
前記Ｓ６０３において機関側水温が所定温度未満であると判定された場合は、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の温度が始動性の悪化、排気エミッションの悪化、燃料消費率の悪化等を誘発する程度に低いため、予熱処理を実行する必要があるとみなし、Ｓ６０４へ進む。
【００７４】
Ｓ６０４では、ＥＣＵ２０は、予熱処理を実行する。予熱処理では、ＥＣＵ２０は、電動ウォーターポンプ１４を作動させるべくバッテリ２５から電動ウォーターポンプ１４へ駆動電力を供給させるとともに、第２ヒータホース１１ｂを遮断すべく流路切換弁１６を制御することにより、前述した図５の説明で述べたような循環回路を成立させる。
【００７５】
この場合、蓄熱容器１５に貯蔵されていた蓄熱温水が内燃機関１のヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂに供給されるとともに、ヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂに元々滞留していた低温の冷却水がヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂから流出するため、内燃機関１の温度が速やかに上昇する。
【００７６】
その後、スタータスイッチ２２がオフからオンへ切り換えられると、内燃機関１は昇温した状態で始動されることになるため、燃料の霧化が促進されるとともに壁面付着燃料量が減少し、始動性の向上と未燃燃料成分の排出量減少が図られる。更に、内燃機関１の昇温により、動弁機構、ピストン、コネクティングロッド、クランクシャフト等の各摺動部におけるクリアランスが適正値に近似するため、フリクションロスが低下して始動性の向上と燃料消費率の向上とが図られる。
【００７７】
一方、前記したＳ６０１においてドアスイッチ２４がオフからオンへ切り換えられていないと判定された場合には、ＥＣＵ２０は、Ｓ６０５へ進み、スタータスイッチ２２がオフからオンへ切り換えられたか否かを判別する。
【００７８】
前記Ｓ６０５においてスタータスイッチ２２がオフからオンへ切り換えられていないと判定された場合は、ＥＣＵ２０は、前述したＳ６０１以降の処理を再度実行する。
【００７９】
前記Ｓ６０５においてスタータスイッチ２２がオフからオンへ切り換えられたと判定された場合は、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の始動に関連する特定のタイミング要素（この場合は、乗降用ドアの開扉）が検出されないまま始動要求が発生したとみなし、Ｓ６０６へ進む。
【００８０】
Ｓ６０６では、ＥＣＵ２０は、機関側水温センサ１８の出力信号（機関側水温）を読み込む。
【００８１】
Ｓ６０７では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ６０６で読み込まれた機関側水温が所定温度未満であるか否かを判別する。
【００８２】
前記Ｓ６０７において前記機関側水温が所定温度以上であると判定された場合は、ＥＣＵ２０は、予熱処理を実行する必要がないとみなし、Ｓ６０８及びＳ６０９の処理をスキップしてＳ６１０へ進む。
【００８３】
Ｓ６１０では、ＥＣＵ２０は、スタータモータの作動を許可し、内燃機関１を直ちに始動させる。
【００８４】
一方、前記Ｓ６０７において前記機関側水温が所定温度未満であると判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ６０８へ進み、スタータモータの作動を禁止する。次いで、ＥＣＵ２０は、Ｓ６０９へ進み、前述したＳ６０４と同様の予熱処理を実行する。
【００８５】
ＥＣＵ２０は、前記Ｓ６０９の予熱処理を実行し終えると、Ｓ６１０へ進み、スタータモータの作動を許可して内燃機関１を始動させる。
【００８６】
この場合、蓄熱容器１５に貯蔵されていた蓄熱温水が内燃機関１の始動前にヘッド側冷却水路２ａ及びブロック側冷却水路２ｂへ供給されるため、内燃機関１が昇温した状態で始動されることになる。
【００８７】
この結果、内燃機関１の始動時及び始動後において、燃料の霧化、壁面付着燃料量の減少、各部クリアランスの適正化等が図られることとなり、以て始動性の向上、排気エミッションの向上、及び燃料消費率の向上を実現することが可能となる。
【００８８】
以上述べたように、本実施の形態に係る内燃機関の予熱装置によれば、内燃機関１の始動に関連した特定のタイミング要素が検出されないまま内燃機関１の始動要求が発生した場合であっても、内燃機関１の始動前に予熱処理を実行することが可能となるため、始動性の向上を図ることが可能になるとともに、始動時及び始動後における排気エミッションの向上及び燃料消費率の向上を図ることが可能となる。
【００８９】
尚、本実施の形態では、本発明に係る予熱手段として、第１バイパス通路１３ａ、第２バイパス通路１３ｂ、第３バイパス通路１３ｃ、電動ウォーターポンプ１４、蓄熱容器１５、及び流路切換弁１６からなる蓄熱機構を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、例えば、（１）内燃機関１の潤滑油を蓄熱状態で貯蔵しておくとともに貯蔵された潤滑油を内燃機関１の始動前に内燃機関１へ供給する機構、（２）内燃機関１と独立した燃焼室を有し、その燃焼室から排出される高温な燃焼ガスを内燃機関１の始動前に内燃機関１の吸気通路やブローバイガス通路などに供給する機構などであってもよい。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によれば、内燃機関の始動前に始動に関連する特定のタイミング要素を検出して内燃機関を予熱する内燃機関の予熱装置において、特定のタイミング要素が検出される前に始動要求が発生した場合であっても、内燃機関を確実に予熱することが可能となるため、内燃機関の始動性の向上が図られるとともに、内燃機関の始動時およびまたは始動後における排気エミッションや燃料消費率の向上が図られることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図
【図２】内燃機関が冷間状態で運転されているときの冷却水の流れを示す図
【図３】内燃機関の暖機完了後における冷却水の流れを示す図
【図４】ヒータスイッチがオンであるときの冷却水の流れを示す図
【図５】予熱処理の実行時における冷却水の流れを示す図
【図６】本実施の形態における予熱制御ルーチンを示すフローチャート図
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
１ａ・・・シリンダヘッド
１ｂ・・・シリンダブロック
２ａ・・・ヘッド側冷却水通路
２ｂ・・・ブロック側冷却水路
１１・・・ヒータホース
１３ａ・・第１バイパス通路
１３ｂ・・第２バイパス通路
１３ｃ・・第３バイパス通路
１４・・・電動ウォーターポンプ
１５・・・蓄熱容器
１６・・・流路切換弁
２０・・・ＥＣＵ
２１・・・イグニッションスイッチ
２２・・・スタータスイッチ
２３・・・ヒータスイッチ
２４・・・ドアスイッチ
２５・・・バッテリ

Claims (1)

1. 内燃機関の始動要求を入力する入力手段と、
   前記入力手段が始動要求を入力したときに、前記内燃機関を始動させる始動手段と、
   前記内燃機関の始動に関連する特定のタイミング要素を検出する検出手段と、
   前記入力手段が始動要求を入力する前に前記検出手段が特定のタイミング要素を検出した場合に、前記内燃機関を予熱する予熱手段と、
   前記検出手段が特定のタイミング要素を検出する前に前記入力手段が始動要求を入力した場合に、前記始動手段の作動に先駆けて前記予熱手段を作動させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の予熱装置。

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